SAÉ-Le haut-parleur en vedette * CAHIER DE L

2014-2015
SAÉ C2-C3
SCT-4061
SAÉ-LE HAUT-PARLEUR EN VEDETTE –
CAHIER DE L’ADULTE
Source
Concepts préalables SCT-3061
•Fonction d’alimentation
•Fonction de conduction
•Symboles des composants électriques
Concepts préalables SCT-3063:
•Fréquence
•Longueur d'onde
•Amplitude
•Échelle dB (décibel)
source
Concepts prescrits SCT-4061
•Forces d'attraction et de répulsion
•Champ magnétique d'un fil parcouru par un courant
•Champ magnétique d'un solénoïde
•Champ électrique
•Électricité statique
•Standards et représentations : schémas et symboles
•Fonction de transformation de l'énergie
Cahier de l’adulte| Par Diane Gosselin, CSSH et Alain Roy, CSP
SAÉ-Le haut-parleur en vedette – CAHIER DE L’ADULTE
2014-2015
Mise en situation
On dit que c’est facile de fabriquer soi-même un haut-parleur. Mais qu’en est-il?
Comment les haut-parleurs fonctionnent? Comment sont-ils conçus? Telles sont les
questions auxquelles vous devriez être en mesure de répondre à la fin de cette
situation d’apprentissage suite à la réalisation d’une étude de principe sur le hautparleur et peut-être serez-vous prêt par la suite à tenter l’expérience de la
fabrication d’un haut-parleur.
1- Quelles sont vos connaissances actuelles sur le haut-parleur?
2- Où retrouve-t-on des haut-parleurs dans notre environnement?
3- Qu’est-ce que le son?
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4- Qu’est-ce que la fréquence d’une onde?
________________________________________________________
5- Quelle est la plage de fréquence audible de l’oreille humaine?
_________________
6- Encerclez la bonne réponse. Une onde sonore de basse fréquence produit un
son
grave ou
aigu?
7- Qu’est-ce que la longueur d’une onde?
_________________________________________________________
_________________________________________________________
8- Comment définissez-vous l’amplitude d’une onde?
_________________________________________________________
_________________________________________________________
9- Situez, sur l’Échelle dB (décibel), le niveau dangereux pour l’oreille humaine
pour la durée d’une journée d’école (8 heures). _____________________
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La bulle culturelle!
L'invention du haut-parleur coïncide avec l'invention du téléphone puisque c'est le scientifique allemand Johann Philipp
Reis qui intégra le premier haut-parleur électrique dans le tout premier téléphone, il y a de cela plus d'un siècle et demi.
Ce tout premier haut-parleur était capable de retranscrire des sons purs et aussi une voix humaine mais de manière peu
intelligible. Ce n'est qu'en 1876 qu'une voix humaine peut être retranscrite de manière compréhensible grâce au hautparleur intégré au premier téléphone breveté d’Alexander Graham Bell. Parallèlement, Thomas Edison développa un
système permettant de retranscrire acoustiquement un son préalablement enregistré sur des cylindres
phonographiques de son invention.
Haut-Parleur col de cygne de marque HERVOR,
1930
http://dspt.perso.sfr.fr/ecoute.htm
Ce modèle PHILIPS date de 1927. Il est connu
des collectionneurs sous le nom sympathique
de "plat à barbe" du fait de sa forme.
C'est un haut-parleur électromagnétique
disposant d'un cône interne en papier spécial
dont la fonction est d'amplifier les microvibrations d'une palette mobile dans le
champ magnétique d'un aimant permanent.
La partie externe du diffuseur est en bakélite
noire veinée de rouge avec incrustation de
paillettes dorées du plus bel effet.
http://dspt.perso.sfr.fr/ecoute.htm
Le haut-parleur est une invention déjà centenaire. Le 10 décembre 1877, le premier brevet concernant un haut-parleur
à bobine mobile fut accordé à C.H Siemens.
Le haut-parleur est une technologie assez répandue de nos jours. Que ce soit dans nos téléphones portables,
téléviseurs, voitures ou, plus communément, caché derrière la grille ou le tissu de protection d'une enceinte, ce dernier
est omniprésent dans notre vie quotidienne. Cette technologie peut étonner au premier abord par sa relative simplicité,
mais certaines parties du haut-parleur sont encore de nos jours à étudier.
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Formuler une hypothèse
Selon vos connaissances actuelles, par quel principe scientifique le haut-parleur
arrive-t-il à produire un son?
Choix de réponse :
A) Grâce à l’électricité statique
B) Grâce au champ magnétique
C) Grâce au champ électrique
Expliquez votre raisonnement :
Vérifier l’hypothèse
Vérifiez votre hypothèse par l’analyse technologique du haut-parleur. Pour ce
faire, il s’agit de faire une recherche documentaire.
Citez vos sources :
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1) Déterminez la fonction globale du haut-parleur :
2) Repérez les divers composants du haut-parleur et en déterminez les fonctions
respectives.
Composant
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Fonction
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3) Représentez schématiquement des principes de fonctionnement et de
construction du haut-parleur et de ses composants.
4) Décrivez les transformations d’énergie qui surviennent durant le fonctionnement
du haut-parleur.
5) Décrivez les principes de construction (matériaux, assemblage) du haut-parleur
et de ses composants.
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6) Il s’agit ici de mettre en relation des principes de fonctionnement et de
construction du haut-parleur et de ses composants en s’appuyant sur des
concepts, des lois, des théories ou des modèles.
a) Décrivez le comportement d’une boussole dans le champ magnétique d’un
aimant suite au visionnement de la vidéo suivante.
Comportement d’une boussole dans le champ magnétique d’un aimant
https://www.youtube.com/watch?v=IC5AEa6jrzA
Comment ce comportement observé s’applique-t-il au haut-parleur?
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b) Décrivez le comportement d’une boussole dans le champ magnétique crée
par un fil parcouru par un courant électrique suite au visionnement de la vidéo
suivante.
Champ magnétique produit autour d’un fil parcouru par un courant
électrique
https://www.youtube.com/watch?v=Rnd58H-3vlQ
Ce comportement observé s’applique-t-il au haut-parleur? Justifiez.
b) Décrivez le champ magnétique produit autour d’un fil parcouru par un courant
électrique (règle de la main droite)
Ressource : https://www.youtube.com/watch?v=XeSIcAw6CEs
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c) Nommez des moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ
magnétique produit autour d’un fil parcouru par un courant électrique.
Expliquez leur influence sur l’intensité du champ magnétique.
d) Nommez des moyens d’induire un courant électrique dans un fil.
e) Décrivez le champ magnétique produit par un solénoïde (règle de la main
droite)
Champ magnétique produit par un solénoïde
https://www.youtube.com/watch?v=omSZHYCAnL8
Autre ressource : https://www.youtube.com/watch?v=XeSIcAw6CEs
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Comment ce comportement observé s’applique-t-il au haut-parleur?
f) Nommez des moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ
magnétique produit par un solénoïde suite au visionnement de la vidéo suivante.
Expliquez leur influence sur l’intensité du champ magnétique.
Moyens qui permettent de modifier l’intensité du champ magnétique
produit par un solénoïde
https://www.youtube.com/watch?v=iiybBkmM7xU
Ces divers moyens de modifier l’intensité du champ magnétique s’appliquent-tils au haut-parleur? Justifiez.
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g) Expliquez l’utilisation du solénoïde dans le haut-parleur suite au visionnement
de la vidéo suivante.
Principe de base de l'utilisation des solénoïdes dans les applications
technologiques
https://www.youtube.com/watch?v=5sTBXpZWzAE
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Tirer des conclusions
10-
Commentez les solutions adoptées pour la conception et la fabrication.
11- Proposez des améliorations au haut-parleur.
12- Est-ce que votre hypothèse de départ quant au principe scientifique avec
lequel le haut-parleur arrive à produire un son était la bonne? Expliquez.
Communiquer
Remettez le cahier de l’adulte à votre enseignant (e).
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GRILLES D’ÉVALUATION
Compétences 2 « Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques » et 3 « Communiquer à l’aide des langages utilisés
en science et en technologie » : 40 %
Indicateurs
L’adulte dépasse les attentes de
la tâche
L’adulte satisfait clairement
aux attentes de la tâche
L’adulte satisfait de manière
minimale aux attentes de la
tâche
L’adulte est en deçà des
attentes de la tâche
L’adulte est nettement en
deçà des attentes de la
tâche
5
4
3
2
1
 Justifie son explication, sa
solution ou son opinion
provisoire (hypothèse) en
s’appuyant sur ses
connaissances.

Enrichit ses explications ou ses
2.1
solutions d’éléments
complémentaires aux concepts
Interprétation
clés de la problématique.
appropriée de
 Dégage tous les éléments
la
constitutifs d’un objet
problématique
technique, d’un système
technologique ou d’un produit.
 Fait une description des
principes de fonctionnement ou
de construction de l’objet
technique ou du système et de
tous ses sous-systèmes et
mécanismes.
13
 Élabore ses démarches de
résolution de problèmes à
partir d’une explication,
d’une solution ou d’une
opinion provisoire qu’il
émet.
 Dégage les principaux
éléments constitutifs d’un
objet technique, d’un
système technologique ou
d’un produit.
 Fait une description des
principes de
fonctionnement ou de
construction de l’objet
technique ou du système
et de ses principaux soussystèmes et mécanismes.
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 Propose une explication, une
solution ou une opinion
provisoire pertinente mais
n’élabore pas ses démarches
de résolution de problèmes à
partir de celle-ci.
 Détermine la fonction globale
d’un objet technique, d’un
système technologique ou
d’un produit.
 Décrit sommairement des
principes de fonctionnement
de l’objet technique ou du
système technologique.
 Ne propose pas
 Propose une
d’explication, de
explication, une
solution ou d’opinion
solution ou une opinion
provisoire ou celle-ci
provisoire plus ou
n’a aucun lien avec la
moins pertinente en
problématique.
lien avec la

Attribue un usage
problématique.
inapproprié à un objet
 Nomme certains
technique, à un
principes de
système technologique
fonctionnement d’un
ou à un produit.
objet technique, d’un
système technologique
ou d’un produit.
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 Mobilise adéquatement
ses connaissances pour
schématiser une application ou
2.2
pour expliquer précisément le
rôle de tous les composants
Utilisation
électriques et électroniques, et,
pertinente des
au besoin, pour calculer des
connaissances
paramètres.
scientifiques et  Propose des améliorations
technologiques relatives au choix des matériaux
ou aux procédés de fabrication
de l’objet technique ou du
système technologique.
 Mobilise correctement ses  Mobilise sommairement ses
connaissances pour
connaissances pour
schématiser une
schématiser une application
application ou pour
ou pour expliquer le rôle de
expliquer précisément le
certains composants
rôle de la plupart des
électriques et électroniques,
composants électriques et
et, au besoin, pour calculer
électroniques et, au besoin,
des paramètres.
pour calculer des
paramètres.
 Respecte rigoureusement la
terminologie, les règles et les
conventions scientifiques,
technologiques et
mathématiques lors de ses
2.3 Production
explications ou de ses
adéquate
justifications.
 Respecte généralement la  Respecte sommairement la
 Respecte peu la
 Respecte très peu la
terminologie, les règles et
terminologie, les règles et les
terminologie, les
terminologie, les règles
les conventions
conventions scientifiques,
règles et les
et les conventions
scientifiques,
technologiques et
conventions
scientifiques,
technologiques et
mathématiques lors de ses
scientifiques,
technologiques et
mathématiques lors de ses
explications ou de ses
technologiques et
mathématiques lors de
explications ou de ses
justifications.
mathématiques lors
ses explications ou de
justifications.
de ses explications ou
ses justifications.
 Au terme du processus,
de ses justifications.
 Au terme du processus,
produit des explications ou
 Au terme du processus,
produit des explications
des solutions partielle et
 Au terme du
émet des opinions
processus, produit des
ou des solutions
identifie des retombées peu
injustifiées.
explications ou des
cohérentes et identifie des
réalistes liées à l’enjeu.
solutions peu
retombées réalistes liées à
cohérentes.
l’enjeu.
d’explications  Au terme du processus, identifie
ou de solutions des retombées positives et
négatives liées à l’enjeu.
Indicateur 2.1 : ______ X 3 = ______/15
14
Indicateur 2.2 : ______ X 3 = ______/ 15
Par Diane Gosselin, CSSH et Alain Roy, CSP
 Mobilise peu
ses connaissances
pour schématiser une
application ou pour
expliquer le rôle de
quelques composants
électriques et
électroniques, et, au
besoin, pour calculer
des paramètres.
 Mobilise très peu ses
connaissances pour
schématiser une
application ou pour
expliquer le rôle des
composants, et, au
besoin, pour calculer
des paramètres. Il place
les composants de
façon aléatoire ou
explique vaguement le
rôle de ceux-ci.
Indicateur 2.3 : ______ X 2 = ______/ 10
Total = ____ / 40