Les objets électriques : Défis électriques

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1 Cycle 2 Les objets électriques : Défis électriques Mise en situation : Rappel sur la construction du photophore : ses fonctions, le matériel nécessaire pour la partie éclairage de l objet 1. Comment allumer la lampe? Réaliser des montages permettant de faire éclairer une lampe à l aide d une pile. Construire un lexique scientifique. Apprendre à schématiser un montage. Matériel : Par groupe (2 à 3 élèves) : une pile plate de 4,5V et une lampe E10 Carnet d expériences, crayon de papier et gomme. Pour la classe : affiche vierge, 2 lampes en papier et marqueurs Problème scientifique et expérimentation : Vous avez construit un objet avec beaucoup de matériel mais est-ce-possible de faire briller une lampe avec seulement une pile? Distribuer une lampe et une pile plate pour 2 ou 3 élèves. Manipulations libres afin de réussir le défi. Représenter très précisément sur la feuille d expérience, ce que l on a fait pour réussir le défi. Synthèse collective : Collectivement, représenter les deux solutions possibles sur l affiche en plaçant correctement les ampoules. Introduire le vocabulaire : bornes d une pile, culot, plot, ampoule, filament de la lampe. Élaborer une phrase de synthèse du type : Pour faire briller la lampe, il faut que son culot soit en contact avec une des bornes de la pile et son plot avec l autre borne. Faire le lien avec la douille utilisée ce matin. Bien insister sur le fait que les expériences conduites en classe ne peuvent être reproduites avec les prises électriques!

2 2. Notion de circuit électrique. Comprendre la notion de circuit. 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 et une lampe E10, 3 fils électriques avec pinces crocodiles, une douille pour culot E10, papier aluminium, bâton. Carnet d expériences, crayon de papier et gomme. Pour la classe : affiche vierge et marqueurs Problème scientifique et expérimentation : On vient de réussir à faire briller une lampe avec une pile et à comprendre précisément où se font les contacts, êtes-vous capable maintenant de réaliser le montage de votre photophore de ce matin? Préciser que l on ne veut pas construire tout le photophore mais juste la partie électrique de l objet. Par groupe, les élèves représentent le schéma du montage qu ils doivent réaliser et listent le matériel nécessaire. Distribuer le matériel demandé dans chaque groupe et réalisation des circuits. Chaque groupe teste son circuit et le corrige si nécessaire. Synthèse collective : Collectivement, représenter un montage possible sur l affiche et introduire ou stabiliser le vocabulaire : circuit, fil électrique. Élaborer une phrase de synthèse du type : Pour faire briller la lampe loin de la pile, il faut utiliser des fils électriques pour former un circuit, une boucle. 3. Notion d isolants et de conducteurs Comprendre que certaines matières sont des isolants électriques et d autres des conducteurs électriques. 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 et une lampe E10, un fil électrique avec pinces crocodiles, une douille pour culot E10, fil de laine, ficelle en coton, fil de fer, fil de cuivre, fil de scoubidou, pique à brochette en bois, papier d aluminium, bâton de papier.

3 Carnet d expériences, crayon de papier et gomme. Pour la classe : affiche vierge et marqueurs Problème scientifique et expérimentation : Vous avez réussi à faire briller votre lampe en fermant le circuit avec un morceau de papier aluminium. Peut-on utiliser n importe quelles matières pour fermer ce circuit? Montrer différentes matières aux élèves : fil de laine, ficelle en coton, fil de fer, fil de cuivre, fil de scoubidou, pique à brochette en bois, papier d aluminium, bâton de papier. Dans le carnet d expériences, compléter la première colonne du tableau : «On pense» Distribuer le matériel pour 2 ou 3 élèves. Manipulations libres afin de vérifier ses hypothèses. Compléter le tableau au fur et à mesure après observation. Synthèse collective : Collectivement, lister les matières isolantes et celles conductrices en introduisant le vocabulaire : isolants, conducteurs, objets, matière Insister sur la différence entre objet et matière : les résultats ne dépendent pas de la forme de l objet mais de sa matière. Élaborer une phrase de synthèse du type : Les matières qui laissent passer le courant sont des conducteurs électriques et celles qui ne le laissent pas passer sont des isolants électriques. Les métaux sont des conducteurs électriques. 4. L interrupteur Comprendre la notion de circuit. 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 et une lampe E10, 3 fils électriques avec pinces crocodiles, une douille pour culot E10, un interrupteur. Carnet d expériences, crayon de papier et gomme. Pour la classe : affiche vierge et marqueurs Problème scientifique et expérimentation : Comment allumer ou éteindre la lampe autrement? Les élèves proposent leurs solutions techniques. Nécessité d utiliser un interrupteur (introduction du terme). Par groupe, les élèves représentent le schéma du montage qu ils doivent réaliser pour allumer et éteindre la lampe.

4 Discussion collective à partir des différentes propositions schématisées. Éliminer tout de suite les propositions mettant la pile en court-circuit (faire le circuit devant la classe) lien avec les règles de sécurité. Distribuer le matériel pour 2 ou 3 élèves. Réalisation du circuit dont les schémas ont été retenus. L interrupteur doit être placé dans le circuit avant ou après la lampe. Synthèse collective : Collectivement, représenter un montage possible sur l affiche et introduire le vocabulaire : interrupteur fermé, circuit fermé, interrupteur ouvert, circuit ouvert. Élaborer une phrase de synthèse du type : Lorsque l interrupteur est fermé, la lampe brille. Le circuit est fermé. Lorsque l interrupteur est ouvert, la lampe ne brille pas. Le circuit est ouvert. Si la lamelle de l interrupteur était en plastique, la lampe pourrait-elle briller? Des prolongements possibles 1. Etude de la lampe Ce qu il y a dans l ampoule? Pourquoi ça chauffe? Observer la structure interne de l ampoule. 2. Utiliser d autres dipôles Réaliser des circuits en changeant le type de piles (ex : pile ronde) ou en utilisant un moteur, un vibreur, une LED à la place de la lampe. Découvrir que certains de ces dipôles ne fonctionnent que dans un sens. 3. 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. 4. Les dangers de l électricité L eau, conductrice du courant électrique ; La protection des personnes ; La protection des installations électriques.

5 Comment allumer la lampe? Représentez le plus précisément possible votre montage. Comment allumer la lampe? Représentez le plus précisément possible votre montage.

6 Le dispositif électrique de notre photophore Représentez le plus précisément possible votre montage. Le dispositif électrique de notre photophore Représentez le plus précisément possible votre montage.

7 La lampe va-t-elle briller? Fils / matières Permet à la lampe de briller (oui/non)? On pense (hypothèse) On observe (vérification) Fil en laine Fil de fer Fil de plastique (scoubidou) Ficelle en coton Fil de cuivre Fil élastique en caoutchouc Pique à brochette en bois Papier d aluminium Bâton de papier La lampe va-t-elle briller? Fils / matières Permet à la lampe de briller (oui/non)? On pense (hypothèse) On observe (vérification) Fil en laine Fil de fer Fil de plastique (scoubidou) Ficelle en coton Fil de cuivre Fil élastique en caoutchouc Pique à brochette en bois Papier d aluminium Bâton de papier

8 Comment allumer et éteindre la lampe autrement? Représentez le plus précisément possible le circuit électrique que vous imaginez. Comment allumer et éteindre la lampe autrement? Représentez le plus précisément possible le circuit électrique que vous imaginez.

9 Mon carnet d électricien! Mon carnet d électricien!

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