1 CAP SEME 7 septembre 2001 Électricité : Lois générales 7/09/01 I

1 CAP SEME 7 septembre 2001
PhG-Sciences
6 V
Électricité : Lois générales 7/09/01
I- Circuit électrique
Un circuit électrique comporte au minimum :
- un générateur qui fournit l'énergie électrique ;
- un organe de commande (interrupteur, bouton poussoir, …) ;
- un récepteur qui transforme l'énergie reçue en une autre forme d'énergie ;
- des fils de connexion.
Vocabulaire spécifique
Dipôle : élément d'un circuit électrique qui possède 2 bornes.
Nœud électrique : point d'un circuit réunissant au moins deux fils de connexion.
Branche : portion de circuit comprise entre deux nœuds consécutifs.
Maille : boucle fermée
II- Association série 14/09/01
Les éléments du circuit sont placés à la suite les uns des autres pour former une unique boucle.
TP 1 : Plaque à bornes, 2 résistors, 1 potentiomètre puis moteur
Consignes orales puis écrites.
" Réaliser un circuit série comportant les éléments disponibles sur la plaque "
Aucune mention des noms des dipôles n'est faite (résistances et potentiomètre).
Recherche de la fonction du potentiomètre et de son branchement.
" Brancher un voltmètre aux bornes du résistor 1."
Aucune indication sur le branchement
du voltmètre n'est fourni à priori.
"Effectuer la lecture en adaptant le calibre."
Le voltmètre permet la mesure de la tension aux bornes d'un dipôle.
Utilisation du voltmètre
Le voltmètre se branche en dérivation aux bornes du dipôle.
Il faut choisir la fonction voltmètre continu V – à l'aide du commutateur.
La borne COM est placée du côté de la pôle – du générateur, la borne V du côté du pôle +.
On commence toujours par choisir le calibre de valeur supérieure ou égale à la tension du
générateur, ici 6 V.
"Placer un moteur en série dans le montage"
Il ne fonctionne pas. Que proposez-vous ? Pourquoi ?
Essais de lancement manuel du moteur. Ça ne fonctionne pas pour tous.
"Brancher le voltmètre aux bornes du moteur et effectuer la lecture en tournant le bouton du
potentiomètre."
La tension est trop faible pour un moteur de tension nominale 6 V.

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U
U1
U2
"Oter la résistance R1"
Le moteur fonctionne et la tension à ses bornes est plus
Le rotor peut tourner plus rapidement et la tension à ses bornes est encore plus grande.
" Quel est rôle du potentiomètre ?" grande quand on manipule le
potentiomètre.
"Oter la résistance R2"
Il permet de faire varier la tension aux bornes du moteur. Le rotor du moteur tourne plus ou
moins rapidement.
"Inverser les pôles du générateur et observer le sens de rotation du moteur."
Le sens de rotation du moteur change quand on inverse les pôles du générateur.
TP 2 : 2 ampoules et des fils de connexion 21/09/01
Consignes orales puis écrites.
" Réaliser un circuit comportant les deux ampoules en série "
Tous les groupes câblent une association en dérivation
Ils savent qu'il s'agit d'une association "à la queue leu leu" mais ne remédient pas.
Le tracé au tableau du circuit
provoque un léger
frémissement insuffisant
cependant pour la majorité.
"Fermer le circuit"
Une ampoule sur les deux brille.
Conjectures : "elle est grillée" "ce sont des ampoules différentes"
" mais non parce que l'autre brille"
"Desserrer l'ampoule qui ne brille pas"
Conjectures : "elle n'est donc pas grillée" " parce que c'est un montage en série"
"Brancher le voltmètre aux bornes d'une des ampoules, puis de l'autre, puis du générateur et
renseigner le tableau."
U
U1
U2
"Quelle relation peut-on écrire entre ces trois tensions ?"
U = U + U2
Additivité des tensions
La somme des tensions aux bornes des récepteurs d'un circuit série est égale à la tension
aux bornes du générateur.

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Remarques :
- Ce n'est pas parce qu'une ampoule ne brille pas qu'elle est grillée.
- Si une ampoule d'un circuit série est grillée, le circuit est ouvert.
III- Association en dérivation 28/09/01
TP : 2 ampoules et des fils de connexion
Consignes orales puis écrites.
" Réaliser un circuit comportant les deux ampoules en dérivation "
Tous les groupes câblent une association en dérivation. Et oui !
Ils croisent et décroisent les fils et y arrivent avec de l’aide pour 2 groupes (les électriciens
ne sont pas plus efficaces ! ).
Tracé au tableau du circuit
« Brancher l’ampèremètre pour mesurer l’intensité du courant dans le circuit principal »
Difficulté vite surmontée pour définir le circuit principal.
Rappel que l’ampèremètre se branche en série.
Des élèves précisent qu’il faut ôter un fil pour effectuer le branchement.
Le calibre 10 A est imposé.
Choix des bornes et sélection de la fonction avec de l’aide.
« Brancher l’ampèremètre pour mesurer l’intensité I1 du courant dans une des deux ampoules »
Branchement facile après avoir ôter un fil.
« Brancher l’ampèremètre pour mesurer l’intensité I2 du courant dans l’autre ampoule »
Beaucoup plus difficile et il faut conseiller d’intervertir les deux ampoules.
« Renseigner le tableau »
I
I1
I2
« Quelle relation peut-on écrire entre ces trois intensités ? »
Les électriciens précisent qu’il s’agit de la loi des nœuds.
DEVOIR + Reprise du TP précédent 5/10/01
Le branchement de l’ampèremètre est plus autonome.
Toujours des difficultés pour réaliser la mesure dans la deuxième branche.
Pour les électriciens l’alimentation est continue puis alternative.
On constate que l’ampèremètre indique 0 s’il reste en mode continu.
DEVOIR + Mécanique : Forces 12/10/01
Effets des actions mécaniques (cours)
Énoncé des effets des actions mécaniques (corner au foot)
Définition de la statique des solides
Mécanique TP Étalonnage d’un ressort 19/10/01
I- Protocole expérimental

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III- Manipulation
Détermination de la masse maximale admissible par le professeur en présence des élèves et
insertion de la valeur dans la dernière colonne du tableau.
Mise en œuvre lente car lecture superficielle ou non-lecture du protocole expérimental.
Répartition des 5 mesures difficiles.
IV- Exploitation des mesures
Pour F, préciser que la masse est exprimée en kg.
Pour l : notion d’allongement très difficile à appliquer. Obligation d’écrire l = l – l0.
Tracé de F = f(l) : recherche de l’échelle autonome pour la moitié.
Abscisse : 1 cm pour 1 cm Ordonnées : 0,1 N pour 2 cm
Finir le tracé + refaire le devoir
Recherche au CDI sur Internet 26/10/01
Absence de 5 élèves et annulation, par M. le proviseur, la veille de la visite sur la déportation
3 élèves n’ont pas le TP précédent
VACANCES
Actions Mécaniques 9/11/01
II- Forces
Propositions spontanées (j’ai laissé sous silence le point d’application)
Tracé du vecteur bien accepté
Distinguo entre la direction et le sens précisé pour une moitié
III- Conditions d’équilibre
Bien préciser le système étudié {boîte}
Bilan des actions et représentation aisés – Centre de gravité connu par les élèves
Énoncé des conditions d’équilibre aisé
IV- Applications
Quelle charge peut-on soulever à l’aide d’une poulie ?
Ca dépend de la poulie ; Si elle est rouillée ou si elle frotte la poulie est sans frottement
1er schéma avec la charge au sol
Deux élève propose la bonne réponse
2ème schéma la charge en « équilibre »
Lancement de l’étude en trois étapes
Finir l’énoncé des conditions d’équilibre pour l’application
Faire le tracé du TP