Les objets électriques : Défis électriques

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1 Cycle 3 Les objets électriques : Défis électriques Mise en situation : Groupe du matin Ø Rappel du travail réalisé en classe avant de venir : qu allons-nous faire aujourd hui? Qu avez-vous fait avant de venir? A quoi sert l électricité? Groupe de l après-midi Ø Qu avez-vous construit ce matin? 1. Notion de circuit électrique Élaborer un protocole expérimental isolant et faisant varier qu un seul paramètre. Comprendre la notion de circuit électrique. Aborder la notion de conducteurs et isolants. Construire un lexique scientifique. Apprendre à schématiser un montage. Matériel : Par groupe : un circuit en panne construit sur un support bois ; chaque groupe reçoit un circuit ayant une panne différente : - groupe 1 : la même borne de la pile est reliée au reste du circuit. - groupe 2 : lampe légèrement dévissée, le plot de la lampe n est pas en contact. - groupe 3 : culot de l ampoule entouré d un scotch, le culot de la lampe n est pas en contact. - groupe 4 : la connection à l interrupteur est défectueuse. - groupe 5 : un des fils de connection est un fil en plastique. Feuille d expériences, crayon de papier et gomme. Pour la classe : A disposition des groupes : des fils avec pinces crocodiles, des interrupteurs, des lampes, des piles, des douilles. Affiche vierge, 2 lampes en papier et marqueurs Problème scientifique et expérimentation : Ø Vous venez de dire que l électricité sert à éclairer. Comment alors allumer cet objet? Se mettre d accord sur le nom de l objet : lampe plutôt qu ampoule. J ai essayé de réaliser plusieurs montages et aucun ne fonctionne. J ai vérifié les piles et les lampes :

2 toutes fonctionnent. Pouvez-vous m aider à trouver la panne dans chacun de ces montages. Qu est-ce-qui ne fonctionne pas? Ø Distribuer un circuit construit sur un support en bois. Chaque groupe observe son circuit et émet une hypothèse sur l origine de la panne. Il complète sa feuille d expérience en indiquant son hypothèse, ce qu il pense faire pour réparer la panne et quel matériel sera nécessaire. Ø Chaque groupe répare sa panne. Si la réparation n est pas bonne, possibilité de chercher une autre solution en l indiquant sur sa feuille d expérience. Synthèse collective : Ø Chaque groupe vient présenter son circuit et la panne qu il a réparée. Ø Élaborer collectivement une synthèse au fur et à mesure des présentations : - Groupe 1 : Introduire le vocabulaire : bornes de la pile, petite et grande lames. Écrire une phrase de synthèse du type : Pour faire briller la lampe, il faut mettre en contact l extrémité d un fil électrique avec la petite lame de la pile et accrocher l extrémité d un autre fil à l autre lame de la pile. - Groupes 2 et 3 : Introduire le vocabulaire : culot, plot, ampoule, filament de la lampe. Écrire une phrase de synthèse du type : Pour faire briller la lampe, il faut que son culot soit en contact avec un des fils et son plot avec un autre fil. - Groupe 4 : Introduire le vocabulaire : interrupteur fermé, circuit fermé, interrupteur ouvert, circuit ouvert. Écrire une phrase de synthèse du type : Pour que la lampe brille, l interrupteur doit être fermé : on dit que le circuit est fermé. Lorsque l interrupteur est ouvert, la lampe ne brille pas. Le circuit est ouvert. - Groupe 5 : Introduire le vocabulaire : isolants, conducteurs Écrire une phrase de synthèse du type : Pour que le courant électrique circule dans tout le circuit, les matières utilisées ne doivent pas être des isolants. Les fils électriques sont en métal car les métaux sont conducteurs électriques. Ø Bien insister sur le fait que les expériences conduites en classe ne peuvent être reproduites avec les prises électriques! 2. Comment allumer 2 lampes avec une seule pile? Comprendre les notions de circuit en série et en dérivation. Imaginer et réaliser un montage expérimental répondant aux questions que l on se pose. Construire un lexique scientifique. Apprendre à schématiser un montage. Matériel : Par groupe : une pile plate de 4,5V et 2 lampes E10, 5 fils électriques avec pinces crocodiles, 2 douilles pour culot E10, interrupteur. Feuille d expériences, crayon de papier et gomme.

3 Pour la classe : affiche vierge et marqueurs Problème scientifique et expérimentation : Ø On vient de réussir à faire briller une lampe avec une pile en utilisant un interrupteur. Très souvent lorsqu on ferme un interrupteur à la maison ou à l école (faire la démonstration), cela permet de faire briller plusieurs lampes. Etes-vous capables de réaliser un circuit électrique permettant d allumer 2 lampes avec une seule pile? Ø Par groupe, les élèves représentent le schéma du montage qu ils veulent réaliser et listent le matériel nécessaire. Ø Distribuer le matériel demandé dans chaque groupe et réalisation des circuits. Ø Chaque groupe teste son circuit et le corrige si nécessaire. Synthèse collective : Ø Collectivement, représenter les montages possibles sur l affiche et les comparer. Observer que certaines solutions comportent une boucle et les autres 2 boucles. Introduire le vocabulaire : circuit en série, circuit en dérivation. Ø Émettre des hypothèses sur ce qui va se passer si on dévisse une des lampes du circuit. Ø Chaque groupe construit le circuit qu il n avait pas trouvé, observe la luminosité de la lampe et vérifie l hypothèse émise sur ce qui se passe si on dévisse une des 2 lampes. Ø Élaborer une synthèse du type : Les deux types de circuits ne sont pas équivalents : - Si on dévisse une des deux lampes dans le montage en série, l autre s éteint aussitôt. La boucle est ouverte et le courant électrique ne circule plus. Le circuit en série est moins lumineux. - Si on dévisse une des deux lampes dans le montage en dérivation, l autre continue à briller. Il y a deux boucles et seule la boucle où se trouve la lampe dévissée est ouverte. La deuxième boucle reste fermée et le courant électrique continue à y circuler. Les lampes gardent leur luminosité. Mais les circuits en dérivation déchargent la pile plus rapidement. 3. Utiliser d autres dipôles. Constater que le courant électrique continue a un sens de circulation. Imaginer et réaliser un montage expérimental répondant aux questions que l on se pose. Construire un lexique scientifique. Apprendre à schématiser un montage. Matériel : Par groupe (2 à 3 élèves) : une pile plate de 4,5V, 3 fils électriques avec pinces crocodiles, un moteur, un vibreur. Feuille d expériences, crayon de papier et gomme. Pour la classe : affiche vierge et marqueurs Problème scientifique et expérimentation :

4 Ø L électricité nous est utile pour d autres choses que d allumer une lampe. Lesquelles? Lister les propositions des élèves et à partir de leur idée leur proposer de faire tourner un moteur et/ou faire fonctionner un vibreur. Ø Par groupe, les élèves représentent le schéma du montage qu ils veulent réaliser et listent le matériel nécessaire. Ø Distribuer le matériel demandé dans chaque groupe et réalisation des circuits. Ø Chaque groupe teste son circuit et le corrige si nécessaire. Synthèse collective : Ø Collectivement, représenter un circuit possible sur l affiche. Ø Élaborer une phrase de synthèse du type : le courant électrique possède un sens de circulation. Les vibreurs ne laissent passer le courant électrique que dans un sens. Les moteurs ne tournent pas dans le même sens selon leur branchement. Des prolongements possibles 1. Etude de la lampe Ce qu il y a dans l ampoule? Pourquoi ça chauffe? Observer la structure interne de la lampe. 2. Tester des circuits Analyser des schémas de circuits complets en prédisant si l ampoule va s allumer (ou si le vibreur va sonner), en justifiant les hypothèses émises puis en testant ces hypothèses. S assurer que lors des montages servant de vérifications, les élèves suivent bien le schéma donné. 3. Travail sur les indications portées sur les lampes et les piles Notion de voltage et d ampérage ; Observation de ces indications sur différentes lampes et piles (y compris des lampes utilisées pour le 220 V). 4. Les dangers de l électricité L eau, conductrice du courant électrique ; La protection des personnes ; La protection des installations électriques. 5. Qu y a-t-il dans une pile (genre pile plate)? En ouvrir une et observer ; Fabriquer une pile au citron ; Comparer avec la pile que l on a démontée.

5 PROBLÈME J écris ce que je me pose comme question. HYPOTHÈSES J écris ce que je pense et pourquoi. INVESTIGATIONS J écris des phrases et je dessine des schémas légendés pour expliquer ce que je compte faire. J écris la liste du matériel qu il me faut pour mener mes recherches. RÉSULTATS J écris ce que je constate INTERPRÉTATIONS J écris si mon hypothèse est vérifiée.

6 Comment faire briller 2 lampes avec une seule pile? Représentez le plus précisément possible votre montage. Notre montage est un circuit en.. Une autre solution : le circuit en Que va-t-il se passer si nous dévissons une lampe? - Notre hypothèse : - Ce que nous observons :

7 Construire un circuit électrique comprenant un... Représentez le plus précisément possible votre montage. Que remarquez-vous?