Physique/Chimie - 4ème - Adaptation des dipôles

© PIERRON 2007 L’adaptation (page 1)
Document du professeur 1/4
Programme
Ce chapitre 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 ?
Pour fonctionner normalement, un dipôle
doit être adapté au générateur utilisé.
Intensité et tension nominales
Surtension et sous-tension.
Prévoir le fonctionnement d’une lampe
connaissant sa tension nominale et la
tension du générateur branché à ses
bornes.
Interpréter en termes de tension ou
d’intensité l’éclat d’une lampe dont on
connaît les valeurs nominales.
Choix, dans un assortiment de lampes, de
celles que l'on peut alimenter avec une pile
donnée.
[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
o L’élève sait brancher un multimètre en ampèremètre ou en voltmètre.
Mots-clé
o tension nominale
o intensité nominale o sous-tension o surtension o volt o ampère
Liste de matériel
Poste élève Références
o Une alimentation à 6 tensions continues 01983
o Lampe de tension nominale 6 V, 100 mA 03703
o Lampe de tension nominale 3,5 V, 200 mA 04198
o Lampe de tension nominale 12 V, 100 mA 03706
o Une platine de câblage 10338
o Support de lampe pour platine de câblage 10270
o 2 x Multimètres numériques 01266
o Interrupteur pour platine de câblage 10273
o Fils de connexion noirs 50 cm 60040
o Fils de connexion rouges 50 cm 60041
Niveau 4
ème
Physique
–
Chimie
L’ADAPTATION

© PIERRON 2007 L’adaptation (page 2)
Document du professeur 2/4
Remarques et astuces :
o L’utilisation de lampes différentes dans un circuit comportant des dérivations peut servir
d’introduction à la notion d’adaptation.
o Dans l’activité 2, il peut s’avérer très pratique pour différencier les trois lampes de mettre sur
l’ampoule un petit point de correcteur blanc que l’on colorie ensuite de façons différentes en fonction
du type de lampe ou d’apposer sur le support de chaque lampe une étiquette.
o On peut aussi utiliser des piles que l’on associe en série afin d’augmenter la tension délivrée par le
« générateur » et observer le comportement d’une lampe.
Prolongements
o L’association en série de piles pour augmenter la tension du générateur (les tensions s’additionnent)
permet d’obtenir une tension adaptée au fonctionnement d’un appareil électrique. On adapte alors le
générateur au dipôle au lieu d’adapter le dipôle au générateur.
o Le branchement direct de lampes non adaptées sur le secteur peut s’avérer extrêmement dangereux.
o En France la tension du secteur est d’environ 230 V. Certains appareils électriques utilisés en voyage
(rasoir électrique, sèche cheveux) sont équipés d’un commutateur permettant de les utiliser avec une
tension de 110 V, ce qui peut s’avérer utile à l’étranger.
o La tension délivrée par une batterie de voiture est de 12 V, les différents éléments (lampes, auto
radio, allume cigare..) doivent donc fonctionner avec cette tension. On pourra néanmoins remarquer
que les lampes bien que possédant la même tension nominale ne sont pas interchangeables car elles
n’ont pas la même intensité nominale et ne brillent donc pas de la même façon.
o Il est possible aussi, dans cette activité expérimentale, de faire rechercher le générateur adapté à une
lampe donnée :
Ainsi, en disposant d’une lampe (3,5 V ; 200 mA) et de piles de 1,5 V, on peut faire rechercher
l’association de piles qui fait briller la lampe normalement.
Certes l’association de piles n’est pas au programme, mais les élèves utilisent couramment
l’association de piles en série pour alimenter leur baladeur, leurs jeux électroniques …
Ceci n’est qu’un prolongement que le professeur mettra ou non en œuvre en fonction de sa classe
Compétences qu’il est possible d’évaluer
Expérimentales - Réaliser un circuit électrique
- Brancher un multimètre en fonction voltmètre ou
ampèremètre
- Identifier une lampe adaptée à un générateur
- Savoir lire les mesures
- Suivre un protocole expérimental
- Ranger le matériel
Théoriques - Écrire les observations
- Tirer les conclusions

© PIERRON 2007 L’adaptation (page 3)
Document du professeur 3/4
Objectifs :
- Adapter une lampe à un générateur ;
- Prévoir le fonctionnement d’une lampe connaissant sa tension nominale et la tension du
générateur branché à ses bornes ;
- Interpréter en termes de tension ou d’intensité du courant électrique l’éclat d’une lampe dont
on connaît les valeurs nominales.
Activité 1 : Fonctionnement d’une lampe
1. Observer la photo ci-contre. Sur le culot de la lampe sont indiquées
les valeurs de la tension nominale et de l’intensité nominale. Noter les.
Tension nominale : 6 V
Intensité nominale : 100 mA.
2. Brancher la lampe aux bornes d’un générateur de tension continue variable.
Compléter le tableau ci-dessous en indiquant l’éclat de la lampe (faible – normal – fort)
et l’état de la lampe (lampe en surtension – lampe en sous-tension – lampe adaptée).
Dans quels cas la lampe brille t-elle anormalement ?
Dans le 1
er
, le3
ème
et le 4
ème
cas ; la lampe brille anormalement lorsque la tension aux bornes du générateur est
inférieure ou supérieure à la tension nominale de la lampe.
La lampe est adaptée au générateur lorsqu’elle brille normalement : comparer alors sa tension
nominale et la tension délivrée par le générateur. Que remarquez vous ?
Elles sont identiques.
Activité 2 : Choix d’une lampe adaptée à un générateur
1. Vous disposez d’un générateur délivrant une tension de 6V, d’un
interrupteur, d’un ampèremètre, d’un voltmètre et de trois lampes :
L
1
: 3,5 V - 200mA
L
2
: 6V - 100 mA
L
3
: 12 V - 100mA
Sur la platine de câblage, réaliser le circuit schématisé ci-contre.
Tension aux bornes du
générateur
3, 5V 6 V 9 V 12 V
Eclat de la lampe
Faible Normal Fort Fort
Etat de la lampe
Lampe en
sous tension Lampe adaptée Lampe en sur tension Lampe en sur tension
Physique
–
Chimie
L’ADAPTATION
Nom :
Prénom :
Classe :
Date :

© PIERRON 2007 L’adaptation (page 4)
Document du professeur 4/4
2. Pour chaque lampe, mesurer la tension à ses bornes et l’intensité du courant qui la traverse.
3. Compléter le tableau.
Comparer les valeurs mesurées aux valeurs nominales de la lampe L
1
.
La tension aux bornes de la lampe est supérieure à sa tension nominale. L’intensité du courant qui traverse la
lampe est supérieure à l’intensité nominale.
Comment la lampe brille t-elle ?
La lampe brille fortement.
Comparer les valeurs mesurées aux valeurs nominales de la lampe L
3
.
La tension aux bornes de la lampe est inférieure à sa tension nominale. L’intensité du courant qui traverse la
lampe est inférieure à l’intensité nominale.
Comment la lampe brille t-elle ?
La lampe brille faiblement.
Quelle lampe est en surtension ?
La lampe L
1
est en surtension.
Quelle lampe est en sous-tension ?
La lampe L
3
est en sous-tension
Quelle lampe est adaptée au générateur ?
La lampe L
2
est adaptée au générateur.
Dans ce cas que peut-on dire des valeurs mesurées par rapport aux valeurs nominales (tension et intensité) de la
lampe ?
Les valeurs sont identiques.
Lampe
L
1
(3,5V - 200mA)
L
2
(6V - 100 mA)
L
3
(12 V - 100mA)
Tension aux bornes de la lampe
X X X
Intensité du courant qui traverse
la lampe X X X
EN CONCLUSION
EN CONCLUSIONEN CONCLUSION
EN CONCLUSION
:
::
:
Une lampe est adaptée à un générateur lorsque la tension délivrée par ce dernier est égale à
sa tension nominale. L’intensité du courant électrique qui la traverse est alors égale à son
intensité nominale. La lampe fonctionne normalement.
Une lampe est en surtension lorsque la tension à ses bornes est supérieure à sa tension
nominale. L’intensité du courant électrique qui la traverse est alors supérieure à son intensité
nominale. Elle brille fortement et risque de griller.
Une lampe est en sous tension lorsque la tension à ses bornes est inférieure à sa tension
nominale. L’intensité du courant électrique qui la traverse est alors inférieure à son intensité
nominale. Elle brille faiblement.