Electricité en cycle 3

SÉANCE 2 : circuits simples révisions
Auteurs : Jean Louis ALAYRAC(plus d'infos)
Résumé :
Schématisations et réalisations de circuits simples.
Publication : 19 Décembre 2013
Objectif :
Objectif de connaissances: • Savoir concevoir et réaliser un circuit simple (1 boucle avec interrupteur) • Savoir et savoir mettre en évidence que la quantité de lumière dépend de : - de l’état de la pile - du type d’ampoule que la quantité de lumière ne dépend pas : - de la grosseur de la pile - de la taille ou longueur du fil (dans des différences qui sont testables avec le matériel, pour une ligne électrique, sur des kilomètres il y a des différences) • Savoir associer des piles rondes pour additionner les puissances • Apprendre à reconnaître un court-circuit ( à partir des symptômes d’échauffement de la pile ) Objectifs de méthode: • Savoir schématiser un circuit simple • Savoir faire l’adéquation entre schéma et montage. • Savoir concevoir un dispositif expérimental en ne faisant varier qu’un seul paramètre.
Matériel :
  • Piles rondes : 6 LR20 - 10 Lr14 - 18 Lr6
  • 10 interrupteur s
  • 30 câbles de liaison
  • piles plates* (non fournies)
  • 7 boîtiers (les piles en bon état pourront être montées dans les boîtiers) facultatif (voir prolongement)

DEROULEMENT

1. Révision circuit simple

  • Proposer aux élèves un défi leur permettant de remettre en oeuvre leur savoir et savoir-faire du cycle 2.
  • Défi : Faire éclairer une ampoule loin de la pile et pouvoir commander (allumer et éteindre) l’ampoule sans débrancher les fils.
  • Le matériel (câbles de liaison - ampoules - douilles - interrupteurs - piles ..) est mis en évidence sur la table.

2. Anticipation

  • Les élèves dessinent (rubrique "ce que je pense faire") sur leur feuille de recherche le montage et la liste de matériel nécessaire
  • Le groupe se met ensuite d'accord sur le matériel à commander .

3. Expérience

chaque groupe réalise les montages prévus (s'il y en a de différents). Si le montage réalisé est différent de celui prévu, les élèv es font un autre schéma dans la rubrique "expérience/ résultats".
Si le circuit est conforme à la prévision, les élèv es notent simplement que le circuit prévu fonctionne.
 

Difficultés rencontrées par les élèves:

Souvent les élèves intègrent l’interrupteur de cette manière. C’est assez gênant car au moment où on ferme le circuit, il y a bien un effet court-circuit qui peut donner l’illusion d’un fonctionnement naturel de l’interrupteur !!! Un moyen pour éviter cela peut consister à fixer le nombre de câbles (3 par circuit). Sinon il est possible de proposer une phase collective où l’enseignant va expliquer
ce qu’est un court circuit (danger => échauffement de la pile). Attention n'est pas forcément un circuit plus court, il s'agit d'une boucle dans la quelle il n'y a aucun élément récepteur (type ampoule, moteur,
buzzeur ...)
 

4. Synthèse rapide

Faire une confrontation de schémas ou bien un élève vient au tableau dessiner rapidement un circuit.
 
  • Structurer sur la notion de boucle, rappel sur le lexique (plot -culot - bornes - circuit fermé, circuit ouvert - interrupteur = bouton de commande...)
  • Voir que l'ordre des éléments dans le circuit n'a pas d'importance.

5. Piles rondes - situation

Proposer aux élèv es d'utiliser des piles rondes à la place des piles plates
  • Distribution 1 pile ronde par groupe chaque groupe ne reçoit pas le même type de piles (Lr20 - Lr14 - Lr6 ...)
  •  Montage
Regroupement: Que remarquez - vous ? Réactions des élèves => faible éclairage
  • L 'enseignant précise que les piles sont en bon état.
  • Pourquoi les ampoules n'éclairent -elles pas plus fort ? Quelles améliorations apporter pour que les ampoules brillent plus ?

6. Anticipation

Proposer aux élèves de réfléchir au problème posé ci-dessus : Comment faire briller davantage les ampoules (piles rondes) ? (rubrique "ce que je cherche")
Les élèves dessinent leurs idées puis font une mise en commun au niveau du groupe avec un schéma sur feuille A3 avec liste de matériel

7. Regroupement confrontation

Selon les productions, l'enseignant provoque ou non un regroupement afin d'aider des groupes qui ne verraient pas de solution.
 

8. Expérience - Résultats

Les élèves réalisent leur montage si cela ne convient pas ils tâtonnent pour trouver une réponse possible. Selon le cas les élèves dessinent le montage vraiment réalisé si celui-ci est différent de
celui prévu. (rubrique "Expérience - résultats")

9. Synthèse

Amener les élèves à formuler ce qui permet de mieux faire éclairer l'ampoule.
Association de piles, et respect du sens +/-/+/- ...
 
  • Un point sur l'association de piles rondes - Informations :En associant des piles rondes on augmente la différence de potention (volt) une image peut peut -être utilisée avec un barrage. C'est comme si on augmentait la différence de niveau entre le bassin de rétention et le cours aval de la rivière. 
  • On ne peut pas associer autant de piles que l'on veut, l'ampoule sera en surtension ce qui détruira le filament.

10. Prolongement facultatif

Présenter aux élèves des boîtiers qui permettent d’associer des piles, ces boîtiers contiennent déjà des piles on peut les tester, mais l’organisation des piles n’est pas visible (un papier scotché
les cache).
3 modèles de boîtiers (4 piles LR6, 4 piles LR14, 2 piles LR6)
Consigne : Dans ce boîtier il y a .. piles, comment sont elles organisées et reliées pour permettre d’additionner leur puissance.
 
Exemple sans cache :
 
Chaque élève reçoit 1 boîtier avec cache et le description des piles LR6 - Comment sont-elles associées ?