copyright aout2012. michel-zimmermann@wanadoo.fr Circuits électriques. Conducteurs et isolants. I) Allumer une ampoule à distance d une pile plate : Schématisation du circuit : ou + II) Commander le circuit : interrupteur (ou bouton-poussoir) Schématisation du circuit avec interrupteur : Si le rectangle représentait une pièce, l interrupteur serait la porte. La porte est ouverte : on dit que le circuit est ouvert. Le courant ne circule pas et la lampe est éteinte. La porte est fermée : on dit que le circuit est fermé. La lampe est allumée.
III) Conducteurs et isolants : métal bois L objet en métal permet le passage du courant : c est un conducteur. L objet en bois ne permet pas le passage du courant : c est un isolant. Les élèves testent ensuite différentes matières et notent leurs résultats. Il arrive souvent avec de petits objets que les deux fils touchant un petit objet à tester (bille en verre par ex) soient eux-même en contact, ce qui peut fausser bien sûr la conclusion. Exemple de tableau à compléter : Matière testée Conducteur Isolant Matière testée Conducteur Isolant acier aluminium papier plastique cuivre verre laiton mine de crayon air Il arrive fréquemment qu un élève affirme : «seuls les métaux sont conducteurs», d où l importance de tester la mine de crayon. (Remarque pratique : il est possible qu il faille poncer légèrement la mine pour supprimer une mince couche de vernis isolante présente pour éviter de se noircir les doigts. On trouve également ce vernis isolant invisible sur un fil de cuivre récupéré sur un moteur électrique : les élèves sont alors très étonnés que ce fil ne soit pas conducteur! On peut l éliminer aussi en brûlant avec un briquet par exemple). Il est aussi tentant de tester le corps humain ou de tester l eau : ces éléments ne permettent évidemment pas d allumer l ampoule et montrer qu ils sont conducteurs nécessite un matériel adapté. On peut tout de même l évoquer, ce qui permet de dire qu il existe de bons, de moyens et de mauvais conducteurs. Retour sur le circuit électrique : un circuit électrique est composé de conducteurs. Un seul élément isolant empêche la circulation du courant. Pour info : l argent est meilleur conducteur que le cuivre, le cuivre meilleur conducteur que l aluminium, l aluminium meilleur conducteur que le zinc, le zinc meilleur conducteur que le fer, le fer meilleur conducteur que le plomb,. Application intéressante : provoquer des pannes sur un vélo avec dynamo et chercher la panne (une partie du circuit est constitué par la partie métallique du vélo : la masse)
copyright aout2012. michel-zimmermann@wanadoo.fr IV) Allumer deux ampoules : Faire construire un circuit simple : une pile, une lampe sur douille, un interrupteur et les fils de liaison. Deux consignes ensuite (la seconde n étant donnée qu après que les élèves aient réussi le premier montage) : - sans rien démonter dans le circuit réalisé, brancher la deuxième lampe. - en ouvrant le premier circuit réalisé, brancher la deuxième lampe. On peut demander aux élèves de dessiner le chemin emprunté par le courant (en rouge sur les schémas) Circuit en dérivation (ou en parallèle) : En rouge : le courant parcourt deux boucles. Circuit en série : En rouge : le courant parcourt une boucle. Comparer l éclat des lampes des deux montages. Dévisser une lampe pour qu elle s éteigne dans chacun des deux circuits. En déduire les avantages du circuit en dérivation. Dans la classe, si une lampe est grillée, les autres restent-elles allumées?.
V) Activités annexes : Défi pour les plus rapides : allumer deux ampoules avec une pile mais sans fil! Ex : Remarques : deux reprises d activités préalables sont possibles : - retour sur le schéma d une ampoule Ajout en orange des conducteurs non visibles - isolation de la tige en carbone dans la pile :
Pour travailler un peu plus sur la notion de circuit, on peut raisonner sur un va-et-vient qu on aura pu réaliser en classe On peut demander aux enfants de colorier le chemin emprunté par le courant quand la pile s allume : Interrupteur va-et-vient moins coûteux et pédagogique Les 4 combinaisons possibles :