Titre : Etude des lois de l intensité électrique Niveau : 4ème

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1 Titre : Etude des lois de l intensité électrique Niveau : 4ème Type d activité TP «virtuel» à faire à la maison Connaissances : - L intensité du courant est la même en tout point d un circuit en série. - Loi d additivité de l intensité dans un circuit comportant une dérivation. Place dans le programme, dans la progression pédagogique Capacités : - Questionner, identifier un problème, formuler une hypothèse. - Mettre en œuvre un protocole expérimental - Mesurer (lire une mesure, estimer la précision d une mesure, optimiser les conditions de mesure). Pré-requis Matériel nécessaire Conditions de mise en œuvre Commentaires - Savoir réaliser un montage à partir d un schéma - Faire un schéma, en respectant des conventions. - L intensité d un courant électrique se mesure avec un ampèremètre branché en série. Un ordinateur et une connexion Internet (l animation utilisée peut également être téléchargée) Cette séquence a été réalisée pour permettre aux élèves de s entraîner à la maison suite à la réalisation du TP correspondant en classe. Cette séquence peut être envisagée en classe pour permettre une différenciation du travail des élèves.

2 Etude des lois de l intensité : circuits en série VERSION FACILE A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe. Réalise le circuit suivant, grâce au logiciel: 1 Schématise les appareils de mesure servant à mesurer : - i G ; intensité du courant qui traverse le générateur - i L1 ; intensité du courant qui traverse la lampe L 1 - i L2 ; intensité du courant qui traverse la lampe L 2 2 Réalise les mesures précisément. Ecris tes résultats sous la forme d un tableau. 3 Compare les trois intensités que tu as mesurées. Quelle relation mathématique peux-tu écrire entre i G, i L1 et i L2. 4 La relation trouvée au 3 est-elle toujours valable si on ajoute une troisième lampe dans le circuit? Propose l expérience qui permettrait de le vérifier. 5 Ecris la relation que tu as vérifiée avec une phrase. Cette activité s inspire d un document de l Inspection pédagogique régionale de l Académie d Orléans-Tours :

3 Etude des lois de l intensité : circuits en série VERSION STANDARD A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe. On peut lire dans les livres la loi suivante : «L intensité du courant est la même en tous points d un circuit en série» 1 Proposer un montage électrique (schéma et texte) permettant de vérifier cette loi. 2 Réalise l expérience que tu as proposée, grâce au logiciel. 3 Rédige un résumé de ce que tu as fais et une conclusion sur ton expérience.

4 Etude des lois de l intensité : circuits en série VERSION STANDARD BIS Tom Et Nadia discutent de l expérience qu à réaliser leur professeur (voir photographie) : La lampe qui brille le plus fort est du côté «+» du générateur ; C est normal, c est elle qui reçoit le courant en premier Mais non! Il n y a qu une boucle donc c est le même courant! 1 Avec qui es-tu d accord? 2 A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe afin de savoir qui de Tom ou de Nadia a raison. 3 Proposer un montage électrique (schéma et texte) permettant de prouver qui a raison. 4 Réalise l expérience que tu as proposée, grâce au logiciel. 5 Rédige un résumé de ce que tu as fais et écris qui a avait raison. 6 Ecris une loi générale sur l intensité du courant dans ce type de circuit. Les personnages utilisés dans l illustration ci-dessus sont extraits d une image consultable à l adresse suivante : PACEE/Y_P_NAT_ESPACEE_RETRAITE_RG

5 VERSION STANDARD Fiche à destination des élèves Etude des lois de l intensité : circuits en série VERSION DEMARCHE D INVESTIGATION A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe. Observe la photographie suivante : L1 L2 La lampe L2 brille moins que la lampe L1. 1 A ton avis, pourquoi la lampe L2 brille-t-elle moins que la lampe L1? 2 Propose une expérience (schéma et texte) qui permette de vérifier ta proposition. Astuce pour la simulation : afin d avoir deux lampes différentes sur ton «bureau virtuel», fais un clique droit sur ta deuxième lampe. Choisis «modifier la résistance» et tape la valeur 2. Pour fermer la fenêtre, clique sur compléter. 3 Réalise l expérience que tu as proposée, grâce au logiciel, puis rédige un résumé de ton expérience. 4 Ton hypothèse du 1 est-elle juste? Rédige une phrase pour conclure sur les résultats de ton expérience. 5 La relation que tu as établi entre les intensités est-elle toujours valable si on ajoute une troisième lampe dans le circuit? Propose l expérience qui permettrait de le vérifier.

6 Etude des lois de l intensité : circuits en dérivation VERSION FACILE A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe. Expérience : Réalise le montage suivant, grâce au logiciel: L 1 L 2 1 Dessine le schéma de ce montage et montre les chemins suivis par les courants. 2 Sur ton schéma, rajoute : - L ampèremètre qui permet de mesurer l intensité du courant i Générateur que fournit le générateur - L ampèremètre qui permet de mesurer l intensité i L1 du courant qui entre dans la lampe L1 - L ampèremètre qui permet de mesurer l intensité i L2 du courant qui entre dans la lampe L2 3 Mesure l intensité «i générateur». Mesure l intensité du courant «i L1» Mesure l intensité «i L2». 4 Compare les trois intensités que tu as mesurées. Quelle relation mathématique peux-tu écrire entre i G, i L1 et i L2.. 5 La relation trouvée au 4 est-elle toujours valable si on ajoute une troisième lampe dans le circuit? Propose l expérience qui permettrait de le vérifier.. 6Ecris la relation que tu as vérifiée avec une phrase.

7 Etude des lois de l intensité : circuits en dérivation VERSION STANDARD A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe. On peut lire dans les livres la loi suivante : «Dans tout circuit en dérivation : l intensité du courant dans la branche principale est égale à la somme des intensités des courants dans les branches dérivées» 1 Proposer un montage électrique (schéma et texte) permettant de vérifier cette loi. 2 Réalise l expérience que tu as proposée, grâce au logiciel. 3 Rédige un résumé de ce que tu as fais et une conclusion sur ton expérience. Cette activité est extraite d un document de l Inspection pédagogique régionale de l Académie d Orléans-Tours :

8 Etude des lois de l intensité : circuits en série VERSION STANDARD BIS Tom Et Nadia discutent de la multiprise qu elle utilise dans son bureau : Ton installation est dangereuse! Il y a trop d appareils branchés sur ta multiprise!! Ensemble, ils demandent trop de courant!!! Mais non, il y a écrit : «16 A maximum» sur la multiprise et aucun de mes appareils n utilise autant d intensité! Précision : avec une multiprise, les appareils électriques sont branchés en dérivation. 1 Avec qui es-tu d accord? 2 A l aide du logiciel disponible à l adresse suivante : celle réalisée en classe afin de savoir qui de Tom ou de Nadia a raison. 3 Proposer un montage électrique (schéma et texte) permettant de prouver qui a raison. 4 Réalise l expérience que tu as proposée, grâce au logiciel. 5 Rédige un résumé de ce que tu as fais et écris qui a avait raison. 6 Ecris une loi générale sur l intensité du courant dans ce type de circuit. Les personnages utilisés dans l illustration ci-dessus sont extraits d une image consultable à l adresse suivante : PACEE/Y_P_NAT_ESPACEE_RETRAITE_RG

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10 Fiche à destination des enseignants Ce «TP virtuel» permet aux élèves de réviser les manipulations faites en classe en réalisant de vraies mesures sans matériel d électricité. Cette activité est également proposée en plusieurs versions différentes afin de proposer aux élèves des chemins différents pour obtenir la même connaissance visée par le programme. Cette différentiation des parcours peut être réalisée en classe avec du «vrai» matériel. La simulation de la manipulation peut permettre alors : - de pallier à un manque de matériel - de pallier à un effectif trop important - de se lancer dans l individualisation des parcours sans trop de difficultés liées à l hétérogénéité des élèves. Le logiciel de simulation utilisé dans cette activité est le fruit du travail développé par l Université du Colorado. Sur le site du Physics Education Technology (PhET) sont disponibles un grand nombre de simulations. Ces animations sont véritablement interactives, elles permettent de faire varier différents paramètres et de constater le résultat de ces variations. Le site est hébergé à l adresse suivante :

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