Niveau concerné

TP PHYSIQUE :
RELATION ENTRE LA CHARGE
D’UN CONDENSATEUR ET LA
TENSION ENTRE SES BORNES.
CAPACITE D’UN CONDENSATEUR.
Fiche n°1: à destination des enseignants

Niveau concerné
Quatrième année math, sciences expérimentales et technique.
Objectif(s)
Etablir expérimentalement la relation de proportionnalité entre la charge q et la tension
C
u
aux bornes d’un condensateur.
Exploiter cette relation de proportionnalité pour déterminer la capacité C du
condensateur.
Situation dans
la progression
THEME 1 : EVOLUTION DE SYSTEMES ELECTRIQUES
Chap. 1 : LE CONDENSATEUR
Qu’est-ce qu’un condensateur?
Quelle est la relation entre l’intensité i du courant et la charge q ?
Quelle est la relation entre la charge q et la tension
C
u
aux bornes d’un
condensateur ?
Pré requis
Définir l’intensité du courant électrique, la tension électrique et la quantité d’électrecité.
Calculer la quantité d’electrecité transportée par un courant continu d’intensité I pendant
une durée t selon la relation Q=It.
Conditions de
mise en œuvre
Durée: 1 séance d’1h30
Lieu: Salle de TP
Matériel à prévoir par groupe:
Un générateur de courant, des fils de connexion, des pinces crocodiles, un condensateur,
un interrupteur et un chronomètre.
Fiche n°2: à destination des enseignants
Prévision du scénario de la séquence: déroulement, contenu, travail
individuel, collectif en groupe, échange argumenté…
Etape de la
démarche
d’investigation
Durée
75min
Activités des élèves
Activités du professeur
Le professeur:
5 min
Les élèves lisent le document scientifique:
Les condensateurs stockent aujourd’hui
entre leurs électrodes une charge
électrique proprement impensable il y a
quelques années ou même quelques mois.
-Distribue la fiche élève

Accroche
Appropriation
du problème,
Réflexion
Confrontation,
Formulation
d'hypothèses
et élaboration
du protocole
expérimental
5 min
10 min
L’exemple le plus frappant nous en est
donné par Maxwell Technologies,
éminent spécialiste des super capacités,
avec le lancement, dans la famille
« Boostcap », du MC2600 : un
condensateur « XXL » du point de vue
de la capacité mais de taille mannequin
comparé aux composants de la
génération précédente.
Concrètement, le MC2600 remplace le
PC2500, un condensateur de 2500
farads tenant une tension de 2,5 volts
et pesant 725 grammes. Le MC2600,
lui, mesure 2600 farads, supporte 2,7
volts et ne pèse que 470 grammes.
Extrait de la site Internet : www.industrie-
technologies.com
Les élèves cherchent les mots clés.
Pour un condensateur, on parle de :
(charge, tension, capacité, Farad)
Réflexion individuelle
Par groupe de quatre, les élèves discutent
pour retenir deux ou trois questions parmi
celles posées par les membres du groupe
(ils les reformulent éventuellement)
Un rapporteur par groupe présente les
questions.
Questions attendues:
1-Qu’appelle-t-on capacité d’un
condensateur et quelle relation
a-t-elle avec la tension et la
charge ?
2-C’est quoi le Farad ?
3-Des condensateurs différentes
chargés sous une même tension,
emmagasinent-ils la même
charge ?
Si tout s’est bien passé à la fin du débat,
la classe arrive à la question suivante :
Quelle est la relation entre la charge q
et la tension
C
u
aux bornes d’un
condensateur ?
Par groupe de quatre, les élèves élaborent
-Demande aux élèves de formuler,
par écrit sur une feuille de brouillon,
deux questions.
-Passe dans les groupes et aide les
élèves
-Le professeur présente le
générateur de courant comme étant
un outil qui permet de déterminer q

V
Résolution du
problème
Bilan oral,
Echange
argumenté et
Structuration
des
connaissances
10 min
30min
10 min
5min
des hypothèses et un protocole pour
répondre a la question.
Un rapporteur par groupe présente les
hypothèses et le protocole du groupe.
Hypothèses attendues :
q est proportionnelle a uc
q est inversement proportionnelle a uc
protocole attendu :
charger un condensateur avec un
générateur de courant et prendre les
valeurs de
C
u
a des intervals de temps
successifs.
Ils réalisent le circuit suivant :
Les élèves réalisent l’expérience, tracent
la courbe
C
u
=f (t) et déterminent le
coefficient de proportionnalité.
Les condensateurs utilisés par les divers
groupes étant différents, les élèves
échangent oralement pour aboutir à une
conclusion commune :
*
C
u
et q sont proportionnels.
*Le coefficient de proportionnalité
caractérise le condensateur utilisé.
Les élèves écrivent la conclusion sur
leurs cahiers.
Ils résolvent l’exercice proposé.
selon la relation q=It, en l’absence
d’un instrument de mesure directe
de la quantité d’électrecité.
-Circule dans les groupes et aide les
élèves
-Anime la discussion
-Fournit le terme scientifique qui
représente le coefficient de
proportionnalité (capacité du
condensateur)
-Note la conclusion au tableau.
-Observe leurs réponses
Fiche n°3: à destination des enseignants
Compte-rendu de la séquence réalisée en classe: hypothèses
inattendues des élèves, écart(s) au scénario, gestion des imprévus,
rémédiations (immédiate ou différée)…
Actions et réactions des élèves
Interventions du professeur

Proposent de charger le condensateur à l’aide d’un
générateur de tension.
Ne réussissent pas à faire le schéma normalisé du
circuit.
Le circuit réalisé ne correspond pas au circuit proposé
et schématisé.
Pour l’exercice d’évaluation, certains font le calcul
avec q en µC puis expriment la capacité C en Farad.
Discussion avec les groupes lors du bilan oral et
correction.
Rappel sur les schémas normalisés des dipôles
utilisés.
Rappel sur comment passer du schéma normalisé
au circuit et inversement.
Attirer l’attention sur la nécessité de
l’homogénéité des unités
FICHE ELEVE (4eme année math sciences expérimentales et technique)
TP PHYSIQUE n1
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I)
II)
SITUATION DECLENCHANTE (document scientifique)
Les condensateurs stockent aujourd’hui entre leurs électrodes une charge électrique
proprement impensable il y a quelques années ou même quelques mois.
L’exemple le plus frappant nous en est donné par Maxwell Technologies, éminent spécialiste
des super capacités, avec le lancement, dans la famille « Boostcap », du MC2600 : un
condensateur « XXL » du point de vue de la capacité mais de taille mannequin comparé aux
composants de la génération précédente.
Concrètement, le MC2600 remplace le PC2500, un condensateur de 2500 farads tenant une
tension de 2,5 volts et pesant 725 grammes. Le MC2600, lui, mesure 2600 farads, supporte
2,7 volts et ne pèse que 470 grammes. Extrait de la site Internet : www.industrie-technologies.com
PROBLEMATIQUE
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