Démarche d`investigation - une lampe sans pile -

Démarche d’investigation
- une lampe sans pile Cette activité est extraite du bulletin de l'APISP
n°175 d'avril 2008
Cette activité se situe en entrée de la partie B1 du
programme : “De la centrale électrique à l’utilisateur”.
Objectifs de l’activité :
Comprendre que le déplacement relatif d’un aimant au
voisinage d’une bobine produit une tension variable dans
le temps.
U
Matériel nécessaire :
Lampes “shake”.
Aimants dipolaires.
Bobines.
Multimètres.
La mise en commun peut être réalisée avec un millivoltmètre à aiguille et à
zéro central en continu ou un galvanomètre à aiguille et à zéro central (il en
reste parfois dans nos armoires). L’EXAO est aussi une solution intéressante ,
en affichant la tension en fonction du temps ...
U
Prolongements possibles :
Histoire des sciences : expérience de Faraday.
L’alternateur - La production industrielle de l’électricité.
U
Déroulement :
Distribution d’une lampe par groupe de 2 ou 3 élèves ( Le prix est très variable mais
on peut trouver ces lampes au prix unitaire approximatif : de 5 à 15 euros).
Les élèves devraient rapidement s’interroger sur le fonctionnement de cette lampe.
Ils repèrent la bobine de fil de cuivre ainsi que le cylindre métallique qui se déplace
au travers de la bobine. Pour faire comprendre que ce cylindre est un aimant, le
professeur peut demander aux élèves de démonter la lampe.
U
Afin de préserver le matériel, l’enseignant peut en démonter
une seule et montrer que la partie mobile est un aimant (en le
fixant au tableau ou avec un objet contenant du fer).
Extrait du bulletin de l'APISP n° 175 d'avril 2008
Fabrice GRIMAUD et Jean Marie FARRAN - collège Jean Jaurès - Peyrolles en Provence
Cette activité ne permet pas la multiplication d’hypothèses, sa finalité consiste
surtout à mettre les élèves en activité sur ce sujet en leur permettant de découvrir
eux même qu’une tension est produite entre les bornes d'une bobine lorsque l’on
déplace un aimant à son voisinage. Les élèves remarquent que le signe de la tension
varie selon le sens du déplacement de l’aimant.
Il est également à noter que l’activité permet de lutter contre la conception que
« l’électricité n’est obtenue que grâce à une pile ou une prise de courant ».
Une possibilité de déroulement de la séance est décrite dans le tableau ci-dessous :
Repère de temps
et
organisation
Présentation
Tâche 1
Observation, démontage de
la lampe. 5 min.
Distribution des lampes.
Elaborer une hypothèse et réaliser un protocole
Ecouter les diverses hypothèses,
conseiller en suggérant la nécessité d’un
appareil de mesure. Comment vérifier
qu’il y a une tension électrique entre les
bornes de la bobine ?
Si les expériences proposées ne
contiennent pas le protocole attendu,
présenter le matériel.
Tâche 2
Expérimentation et prise de
notes des observations.
15 min.
Mise
en
commun
observations réalisées.
des
10 min.
Acquisition et structuration des connaissances
On produit une tension entre les deux
bornes d'une bobine en approchant ou
en éloignant un aimant de la bobine.
Le signe de la tension varie selon le sens
du déplacement de l’aimant.
La tension n'existe que pendant le
mouvement relatif de l'aimant par
rapport à la bobine.
Réinvestissement
10 min.
Mise en commun
Gestion de la mise en commun des
observations réalisées par les élèves.
Institutionnalisation
Discussions, élaboration
d’hypothèses en groupe.
Réaliser la ou les expérience(s)
Distribution du matériel demandé par
les différents groupes.
Tâche 3
Activités des élèves
Rôles du professeur
Structuration du cours.
Trace écrite
10 min.
Histoire des sciences : expérience de Faraday (par exemple étude de
document).
Extrait du bulletin de l'APISP n° 175 d'avril 2008
Fabrice GRIMAUD et Jean Marie FARRAN - collège Jean Jaurès - Peyrolles en Provence