Intensité dans un circuit en série

Document du professeur 1/4
Niveau 4
ème
Fiche professeur
Physique – Chimie
INTENSITE DU COURANT ÉLECTRIQUE DANS
UN CIRCUIT EN SERIE
Programme
C - Le courant électrique
Cette séance expérimentale illustre la partie de programme ci-dessous, parue dans l'annexe IV à l'arrêté du 6 avril
2007 publié au BO hors série n° 6 du 19 avril 2007, afin de tenir du socle commun de connaissances et de
compétences au collège ( B.O. n° 29 du 20 juillet 2006).
Connaissances
Capacités
Exemples d'activités
INTENSITÉ ET TENSION : DEUX GRANDEURS ÉLECTRIQUES ISSUES DE LA MESURE
Quelles grandeurs électriques peut-on mesurer dans un circuit ?
Lois d’unicité de l'intensité en courant
continu dans un circuit série et
d’additivité de l’intensité dans un
circuit comportant des dérivations.
Vérifier l'unicité de l'intensité en
courant continu dans un circuit série et
l’additivité de l’intensité dans un
circuit comportant des dérivations.
Mise en évidence expérimentale des
lois concernant l'intensité :
- unicité dans un circuit en boucle
simple ;
- additivité pour un circuit comportant
des dérivations.
Mise en évidence expérimentale du
fait que si l'on change l'ordre des
éléments d'un circuit en boucle simple,
on ne change aucune des valeurs des
grandeurs (tension aux bornes et
intensité) qui les concernent.
De même, mise en évidence
expérimentale du fait qu'en changeant
le circuit, par exemple en rajoutant une
lampe en série, les valeurs des
grandeurs changent mais les lois
demeurent.
Le comportement d’un circuit série est
indépendant de l’ordre des dipôles qui
le constituent.
Caractère universel (indépendant de
l’objet) des lois précédentes.
[Thème : Sécurité ; Pensée statistique]
[Technologie : environnement et énergie]
[Mathématiques : notation scientifique, ordre de grandeur ; organisation et gestion de données]
[Histoire des sciences : les travaux d’Ampère ; les travaux de Volta]
Pré requis de l’élève
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L’élève sait réaliser un circuit électrique en boucle simple sur une platine à partir de son schéma ;
L’élève sait représenter par un schéma un circuit électrique en boucle ;
Il sait utiliser un multimètre monté en ampèremètre.
Mots clefs
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Ampère
Ampèremètre
Boucle
Calibre
Circuit
Courant
© PIERRON 2007
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DEL
Générateur
Intensité
Interrupteur
Lampe
Loi
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Mesure
Multimètre
Résistance
Schéma
Série
Intensité du courant électrique
dans un circuit en série. (page 1)
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Prévoir
Matériel
Poste élève
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Référence
Une alimentation à 6 tensions continues
Un ensemble Sécucontact collège
Un cordon noir 50 cm
Un cordon rouge 50 cm
Un multimètre numérique
Une « ampoule » basse tension 6V/0,05A
Une « ampoule » basse tension 6V/0,1A
Une « ampoule » basse tension 6V/0,35A
Une « ampoule » basse tension 6V/1A
01983
10234
60040
60041
01266
03702
03703
06030
06031
Remarques, astuces
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On pourra aider l’élève en lui demandant de mettre des cavaliers munis d’un shunt aux emplacements
prévus pour mesurer l’intensité du courant électrique (exemple : en A, B et C du circuit 1) ;
D’autre part, il faudra se montrer vigilant lorsque l’élève placera l’ampèremètre : une erreur fréquente
consiste à le mettre en dérivation entre les bornes du cavalier ;
Chaque élève vérifiera deux fois la loi. En utilisant dans les différents groupes des composants aux
caractéristiques différentes, le nombre de vérifications sera ainsi multiplié ;
Pour identifier facilement les lampes, une petite touche de vernis à ongle d’une couleur caractéristique
déposée sur l’ampoule s’avère très efficace ;
Une discussion sera nécessaire afin de faire admettre aux élèves qu’une loi se vérifie même si,
expérimentalement, on constate de petits écarts (thème de convergence : mode de pensée statistique).
Prolongements
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Un montage en série comportant deux lampes différentes – qui vont donc éclairer différemment –
permet de s’assurer que l’élève a compris la loi d’unicité de l’intensité ;
Si ces deux lampes possèdent des caractéristiques très différentes, l’une des lampes éclaire et l’autre
pas, bien qu’étant parcourue par le courant électrique : cela perturbe l’élève et permet de vérifier une
dernière fois que cette loi d’unicité de l’intensité du courant a été assimilée ;
On peut, concernant cette expérience, effectuer une première approche de la notion d’intensité
nominale.
Pistes d’évaluation
Expérimentales
Théoriques
© PIERRON 2007
-
Accepter le rôle dévolu à chaque membre du groupe ;
Ordonner le matériel sur la table ;
Réaliser chacun des deux circuits ;
Préparer le multimètre en ampèremètre (activité 1) ;
Effectuer le bon choix de calibre (activité 2) ;
Ranger le matériel.
Schématiser le circuit 2 ;
Indiquer la précaution à prendre concernant le branchement
d’une DEL ;
- Commenter les résultats de la classe dans l’activité 2 ;
- Ecrire la conclusion de l’activité 2.
Intensité du courant électrique
dans un circuit en série. (page 2)
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Nom :
Prénom :
Classe :
Date :
Physique – Chimie
INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE DANS
UN CIRCUIT EN SERIE
Objectifs
• Découvrir les lois relatives à l’intensité du courant électrique dans un circuit en série (en
boucle simple) ;
• Vérifier le caractère universel de ces lois.
ACTIVITÉ 1 : Intensité du courant électrique dans un circuit en série.
1. Sur la platine de câblage, construire le circuit
photographié ci-contre (circuit 1) comportant
deux lampes différentes montées en série.
2. Préparer le multimètre en ampèremètre.
Le multimètre ainsi utilisé en ampèremètre va vous permettre
de mesurer l’intensité du courant électrique en différents points
du circuit en boucle simple : en A, en B et en C.
Circuit 1
3. Placer l’ampèremètre dans le circuit de manière à mesurer
l’intensité IA du courant électrique au point A, puis IB au
point B et IC au point C en choisissant le calibre le mieux
adapté.
Noter vos résultats.
IA = ……… A
IB = ……… A
IC = ……… A
Que remarquez-vous ?
Les trois intensités sont presque identiques.
4. Reporter dans le tableau ci-dessous les résultats des différents groupes ayant effectué des
mesures.
n° du groupe
IA (A)
IB (A)
IC (A)
1
2
3
4
5
6
7
8
Votre remarque se vérifie-t-elle pour les différents groupes ?
Oui. Les différences constatées entre les trois intensités sont très faibles.
Même si de petites différences sont constatées entre les trois valeurs d’intensité - IB ou IC parfois
légèrement inférieure ou supérieure à IA -, l’ensemble de ces résultats permet d’affirmer que ces
trois intensités sont égales. Les écarts constatés sont dus à la conception du multimètre qui ne
peut pas être parfait et aux erreurs humaines de lecture.
5. Intervertir les deux lampes.
Mesurer à nouveau l’intensité du courant électrique aux points précédents. Que constatez-vous ?
L’intensité du courant a toujours la même valeur.
© PIERRON 2007
Intensité du courant électrique
dans un circuit en série. (page 3)
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ACTIVITE 2 : Intensité du courant dans un autre circuit en série
1. Construire le nouveau circuit en boucle simple
photographié ci-contre (circuit n°2)
comportant une résistance et une DEL.
Quelle précaution devez-vous prendre lorsque vous
branchez la DEL ?
Il faut brancher la DEL dans son sens passant.
2. Représenter le schéma du circuit dans le cadre cidessous.
Circuit 2
3. Mesurer l’intensité du courant électrique en trois points
A, B et C en choisissant le calibre le mieux adapté.
Noter les résultats :
IA = …… mA
IB = ……. mA
IC = …… mA
Sur quel calibre avez-vous finalement effectué ces mesures ?
J’ai utilisé le calibre 20 mA.
Comparer IA, IB et IC.
Ces trois intensités sont pratiquement égales.
Ranger le matériel.
4. Reporter dans le tableau ci-dessous les résultats des différents groupes.
N° du groupe
IA (mA)
IB (mA)
IC (mA)
1
2
3
4
5
6
7
8
Commenter ces résultats.
Pour certains groupes, de petits écarts existent entre IA, IB et IC mais ces écarts sont faibles. On
peut affirmer que les mesures effectuées montrent que ces trois intensités sont égales.
5. Conclusion.
L’ensemble des résultats de la classe vous permet de compléter la conclusion ci-dessous.
Dans un circuit en série (en boucle simple), l’intensité du courant électrique est la
même en tout point du circuit et ne dépend pas de l’ordre des dipôles.
Si on ajoute un autre dipôle dans le circuit en série, la valeur de l’intensité du courant
électrique change mais elle reste la même en tout point du circuit :
LES VALEURS CHANGENT MAIS LES LOIS DEMEURENT.
© PIERRON 2007
Intensité du courant électrique
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