sommaire : sciences – cm
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SOMMAIRE : SCIENCES – CM L’ÉLECTRICITÉ DOCUMENTS ET TRACES ÉCRITES 1. Séance découverte : les dangers de l’électricité 2. Les symboles relatifs aux dangers électriques 3. Les dangers : Le courant électrique et le corps humain / Les prises électriques 4. Les sources d’énergies électriques : alternateur / nucléaire /thermique / éolienne / marémotrice / barrage hydroélectrique 5. Les circuits électriques : charges positives-négatives, unités de mesures, circuit fermé/ouvert 6. Jeu de fil à construire 7. Les dangers de l’électricité : notion de conducteur/isolant, l’organisme, trajet dans le corps humain 8. La prévention du risque électrique 9. Liste de pictogrammes des dangers (hors électriques) 1 ÉVALUATION • 5 exercices sur le risque électrique effets sur CM2 L’électricité : rappel des dangers Sciences Exercice de découverte Les dangers de l’électricité CM Les dangers : comprendre les symboles Sciences Leçon S… Les dangers de l’électricité : les symboles à comprendre CM Les dangers : comprendre les symboles Sciences Les dangers de l’électricité : les symboles à comprendre Leçon S… L’ELECTRICITE : les dangers, les sources d’énergie, les circuits électriques 1°) Les dangers de l’électricité I/Le courant électrique et le corps humain Les 3 risques liés au courant électrique sont : • Les électrisations. • Les brûlures. • L’électrocution. ELECTRISATION L’électrisation c’est quand le courant traverse une partie du corps humain. Ce fait est généré par le contact d’une partie du corps avec une source électrique. Le courant cherchant à " rejoindre " la terre, le courant traversera donc la partie en contact jusqu’à retrouver le chemin de la terre. L’électrisation provoquera une forte tétanisation des muscles traversés, avec une sensation de brûlures. BRULURES Des brûlures légères, produites en basse tension, aux brûlures plus graves, produites par des contacts en haute tension. ELECTROCUTION C’est le cas le plus grave, c’est comme une électrisation, mais à haut niveau. Elle contracte les muscles par tétanisation est accompagnée de brûlures et entraîne la mort. Elle est généralement provoquée par des tensions et intensités élevées, mais peut être aussi causée par du 220V. II/Les prises électriques Utiliser les prises de courant en toute sécurité : 1. Ne jamais manipuler une prise ou un fil électrique avec des mains sèches ou humides. 2. Ne jamais tirer sur un fil électrique pour le débrancher. 3. Manipuler la prise en la tenant par les extrémités protégées. 4. Ne jamais toucher un fil ou une prise endommagée. 5. Ne jamais toucher des fils dénudés. 6. Ne jamais toucher les fiches métalliques d'une prise de courant. 7. Ne jamais manipuler un objet électrique sur un sol humide ou mouillé. 8. Ne pas poser un verre sur ou à côté d'un objet fonctionnant à l'électricité (TV, jeux vidéo, ordinateur ..) 9. Débrancher un appareil électrique avant de le nettoyer. 10. Débrancher une lampe avant d'en changer l'ampoule. 2°) Les sources d’énergies électriques « Electra » en grec qui veut dire ambre. 99.99% de notre électricité est produite par un alternateur, c'est-à-dire un rotor qui produit de l’électricité en tournant très vite. Il existe plusieurs moyens de produire de l’électricité de cette manière. I/La centrale nucléaire Fonctionnement : De l’eau est chauffée par de l’uranium, la vapeur d’eau fait tourner une turbine, qui entraîne un alternateur. Avantage : Electricité produite en très gde quantité, longue durée de vie de la centrale. Problème : L’uranium utilisé est un déchet radioactif (dangereux) dont on ne sait pas quoi faire. Les risques d’accidents (Tchernobyl). II/La centrale thermique Fonctionnement : De l’eau est chauffée par du charbon, du fuel ou gaz, c’est le même principe que la centrale nucléaire. Avantage : Electricité produite en très gde quantité, longue durée de vie de la centrale. Problème : La réaction produit du CO2 qui est un gaz à effet de serre (mauvais pour le climat). L’ELECTRICITE : les dangers, les sources d’énergie, les circuits électriques III/Les éoliennes Fonctionnement : C’est le vent qui fait tourner les pales du rotor. Avantage : Energie propre, pas de déchets. Problème : Besoin du vent. Il faut un parc de 10 éoliennes distantes de 200m pour que cela soit rentable. IV/L’énergie marémotrice Fonctionnement : L’eau en se retirant ou en remontant (à chq marée) fait tourner une turbine. Avantage : Energie propre, pas de déchets. Problème : Il faut des marées. C’est cher à construire et cela modifie l’écosystème marin. IV/Le barrage hydroélectrique Fonctionnement : La force du courant d’une rivière fait tourner une turbine. Avantage : Energie propre, pas de déchets, longue vie, peu cher. Problème : Débit irrégulier, pb ds le paysage, bruit et perturbe l’écosystème. Il existe d’autres moyens de produire de l’électricité : ! L’énergie solaire : les cellules photovoltaïques fournissent une énergie propre … mais seulement le jour. ! Différentes piles moins polluantes (à hydrogène, saline, …) 3°) Les circuits électriques L’électricité est une histoire de charges. Il existe 2 types de charges : ! les charges positives ! les charges négatives Les charges de signe contraire s’attirent et celles de même signe se repoussent. Toute matière contient des charges. Lorsqu’un corps possède autant de charges positives que négatives, on dit qu’il est neutre. Si l’on modifie cet équilibre, il devient chargé. Il acquiert alors des propriétés attractives ou répulsives et interagit avec les corps chargés qui l’entourent. L’électricité est l’ensemble des phénomènes causés par les charges. • les unités de mesure : watts (W), volt (V) et ampère (A) W : puissance du courant V : tension du courant A : l’intensité du courant MATERIEL 1 pile plate 4.5 V, 1 ampoule 3.5 V • les symboles : pile, ampoule, interrupteur, câble • le circuit fermé/ouvert : les interrupteurs On dit « fermer la lumière » en fait il faudrait dire « ouvrir le circuit » et vice et versa. L’ELECTRICITE : les dangers, les sources d’énergie, les circuits électriques • Le circuit en parallèle : • Le circuit en série : • Réinvestissement : jeu à construire de fil ou questions/réponses Circuit simple ouvert/fermé Le risque électrique Situation de formation : Déroulement proposé et documents utilisés : Séquence 1 : Document n°1 : Les dangers de l’électricité 1-Définition du risque électrique : contact direct et contact indirect 2-Définitions : électrisation et électrocution Les effets du courant sur le corps humain 3-Le trajet du courant dans le corps humain Durée : 1 h 45. Séquence 2 : Document n°2 : La prévention du risque électrique 1-La protection des personnes 2-La prévention collective 3-La protection individuelle 4-L’entretien d’une installation électrique, l’habilitation Durée : 1h 45. Séquence 3 : Les élèves passent l’évaluation « Electricité : Danger ». Durée : 1 h 30. ! ! ! ! ! ! Compétences visées En situation de synthèse En situation de recherche En grand groupe En petits groupes Activités des élèves En travail individuel Nombre de séquences et durée : 3 séquences de 1 h 30 à 1 h 45. 2 semaines. Document n°1 : Les dangers de l’électricité 1- Le risque électrique Rappel :Les unités : Unité d’intensité du courant électrique : l’ ampère ( A ) Unité de tension du courant électrique : le volt ( V ) Unité de puissance électrique : le watt ( W ). Les meilleurs conducteurs sont d’abord les métaux, puis le corps humain et la terre. Les meilleurs isolants sont la porcelaine, le verre, le caoutchouc synthétique, les matières plastiques, l’air. Définition du risque électrique : Contact direct : 45% des accidents ( contact d’une personne avec une partie active d’un circuit ) Contact indirect : 20% des accidents ( contact d’une personne avec un objet mis accidentellement sous tension par défaut d’isolement ) *Indiquez les deux types de contact qui conduisent à un risque électrique : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Relevez, pour le contact indirect, les différents conducteurs : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2- Les effets sur l’organisme Electrisation : traversée du corps par un courant électrique qui peut provoquer des effets thermiques ( brûlures superficielles ou profondes, nécroses ), tétanisants ( contractions musculaires occasionnant des crispations ) et circulatoires ( perturbation du rythme cardiaque ). Electrocution : électrisation dont les conséquences sont mortelles. Les effets du passage du courant alternatif : *Citez les effets du passage du courant électrique dans l’organisme humain : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Expliquer la différence entre « électrisation » et « électrocution » : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3- Le trajet du courant dans le corps humain : Main - Pied Main - Tête Tête - Pied Main - Main *Indiquez , pour chacune des situations, le trajet suivi par le courant électrique et les organes touchés : - Main – Pied : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. - Tête – Pied : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. - Main – Tête : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. - Main – Main : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Document n°2 : La prévention du risque électrique 1- La protection des personnes évoluant dans des zones qui mettent en œuvre des courants électriques, est astreinte aux règles suivantes : a) Classement des installations en fonction des tensions – Très basse tension (TBT) : installations dans lesquelles la tension ne dépasse pas 50 V, en courant alternatif comme en courant continu (salles de bain, locaux humides). – Basse tension (BT) : au-dessus de 50 V jusqu’à 430 V en courant alternatif. – Moyenne tension (MT) : au-dessus de 430 V jusqu’à 1 100 V en courant alternatif. – Haute tension (HT) : au-dessus de 1 100 V en courant alternatif. b) Protection contre les masses mises accidentellement sous tension Les personnes doivent être protégées contre les risques qui résulteraient pour eux de contacts avec les masses mises sous tension, telles que : machines à laver, appareils de cuisson, chauffe-eau, canalisations métalliques, appareils de chauffage et d’éclairage, etc. Ces masses doivent être mises à la terre et la coupure du courant doit se faire par un système automatique (disjoncteur différentiel) avant que le potentiel d’une masse par rapport à la terre n’ait atteint une valeur de 24 V. Remarque : Il ne faut pas mettre à la terre une installation en très basse tension. c) Protection contre les risques de contact avec les conducteurs sous tension Aucun conducteur, ni aucune pièce conductrice destinée à être sous tension ne doit se trouver à la portée des personnes. Cette interdiction s’applique également au fil neutre et à tout conducteur de terre. d) Protection de chaque circuit Un coupe-circuit unipolaire à fusible calibré doit être installé sur le conducteur de phase de chaque circuit. *Citez les différentes classes de tension : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Quels appareils électriques doivent obligatoirement être reliés à la terre : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Quel élément, installé sur le conducteur de phase, protège un circuit ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2- La prévention collective : Elle correspond à une normalisation des installations électriques. *Combien y a–t-il de classes de protection contre les chocs électriques ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Où est apposé le symbole de protection ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Soulignez dans le tableau ,les moyens utilisés pour renforcer la protection contre les chocs électriques. 3- La protection individuelle : - Utiliser de l’outillage spécifique comportant la protection des manches en matières plastiques, des vérificateurs d’absence de tension, utiliser des gants isolants. - Utiliser des lunettes et des masques anti-UV ( pour éviter les coups d’arc provoquant des lésions oculaires ). - Travailler sur des tapis ou des tabourets isolants ( Norme : NF C 18-420 ). - Les opérateurs travaillant sur des conducteurs nus doivent être titulaires de « l’habilitation électrique » ( décret 88-1056 ). *Citez tous les éléments permettant d’éviter un choc électrique : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4- L’entretien d’une installation électrique L’accident Bernard travaille dans une entreprise privée de construction métallique. Il remplace les ampoules de déflecteurs industriels répartis sous la charpente métallique. Soudain il s’effondre sur la passerelle du pont roulant, sans vie. Des équipements Article 48.1 « L’employeur ne peut confier les travaux ou opérations sur des installations électriques ou à proximité des conducteurs nus sous tension qu’à des personnes qualifiées pour les effectuer et possédant une connaissance des règles de sécurité en matière électrique adaptée aux travaux ou opérations à effectuer. Extrait du décret n° 88-1056 du 14 novembre 1988 modifié. *Au cours de quelle activité s’est produit l’accident ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Comment nomme- ton cet accident ? …………………………………………………………………………………………… *Quelle est l’obligation de l ‘employeur lors de tels travaux ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Quand le personnel peut-il être reconnu comme personnel qualifié ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Quel nom porte ce personnel qualifié ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Quels équipements de protection Bernard ne portait pas lors de l’accident ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. L’habilitation L’habilitation est la reconnaissance, par son employeur de la capacité d’une personne à accomplir en sécurité des tâches fixées. Elle est matérialisée par un document établi par l’employeur, signé par lui et par l’habilité. La codification de l’habilitation est la suivante : Indique le domaine de tension des ouvrages sur lequel le titulaire peut travailler ou intervenir. B : ouvrages du domaine : -BT : Basse Tension -TBT : Très Basse Tension H : ouvrages du domaine Haute Tension Précise la nature des opérations que le titulaire peut réaliser : R : dépannages, raccordements, essais, mesurages, vérifications C : consignations T : travail sous tension N : nettoyage sous tension V : travail au voisinage B 2 V Indice numérique : 0 : travaux d’ordre non électriques et/ou des manœuvres permises 1 : travaux d’ordre électrique et/ou des manœuvres 2 : chargé de travaux d’ordre électrique quel que soit le nombre d’exécutants placés sous ses ordres Électricité : dangers Exercice n°1 : Les phénomènes électriques dangereux Dans un atelier ou sur un chantier, les dangers sont nombreux : 1 2 3 6 4 5 *Liste les phénomènes dangereux : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. *Coche dans la liste suivante les causes de ces phénomènes : ! état des conducteurs ! état des fiches électriques ! état de l’appareil ! emplacement du travail ! conformité de l’appareil ! attitude de l’opérateur Exercice n°2 : Les facteurs de risque électrique L’intensité du courant traversant le corps est l’élément le plus important dans la gravité d’une électrisation. Le risque existe à partir de 5 milliampères. La durée de passage du courant a des conséquences sur la gravité des brûlures. L’ambiance de l’activité : Un milieu mouillé ou humide est plus dangereux qu’un milieu sec. La résistance de la peau dépend de son épaisseur, de son humidité, de sa protection par des vêtements et des chaussures. Lorsque la résistance augmente, le risque d’électrisation diminue. *Souligne les facteurs de risque électrique. *A partir de quelle intensité se manifeste le risque électrique ? ………………………………………… *Pourquoi les électriciens travaillent-ils avec une tenue couvrant entièrement le corps ? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Exercice n°3 : Les effets du courant électrique Les effets thermiques : brûlures très destructrices se manifestant sur la peau aux points de contact et dans les organes placés sur le trajet du courant comme les organes du système nerveux (cerveau ). Les effets dits de surprise : mouvements incontrôlés déstabilisant pouvant occasionnés des chutes. Les effets tétanisants : contraction irréversible des muscles. La personne ne peut pas se dégager. La tétanisation des muscles respiratoire ou cardiaque entraîne un arrêt du cœur. Les effets de stimulation : perturbation du rythme cardiaque pouvant entraîner un arrêt du cœur. Les effets indirects en voisinage de la personne : brûlures des mains, du visage liées à l’incendie, l’explosion ou à la formation d’un arc électrique. *Complète la légende du schéma en indiquant le nom des organes touchés. *indique par un trait continu le trajet du courant entrant main gauche et sortant main droite. *La personne risque-t-elle alors une électrocution ? Pourquoi ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Exercice n°4 : 1- Quelle est la différence entre « électrisation » et « électrocution » ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2- *Repère les erreurs commises par cet ouvrier : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… *Propose et justifie les moyens de prévention à mettre en œuvre : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Exercice n°5 : Précise, pour chaque situation, en cochant la case correspondante du tableau, s’il s’agit d’un risque de contact direct ou indirect. Situation Contact direct Contact indirect Un bébé, sur une surface de linoléum, mord le câble d’une lampe de chevet. Un agent pousse un échafaudage métallique qui entre en contact avec une ligne électrique. Le four électrique de la cuisine n’est pas relié à la terre. Une phase entre en contact avec sa masse métallique. Le cuisinier touche le four. A force de tirer sur le câble d’un aspirateur, le câble s’est dénudé au ras de la prise. Un agent de propreté branche l’aspirateur. Exercice n°6 : Que signifient les habilitations suivantes : - H1T : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. - B2T : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. La réglementation française et européenne obligent les fabricants de produits dangereux à faire figurer sur l'emballage un pictogramme symbolisant le danger qu'il présente. Ce pictogramme signale un produit corrosif pouvant détruire ou brûler les tissus vivants par ingestion ou par simple contact. C - Corrosif Ce pictogramme signale un produit irritant par contact, ingestion ou inhalation. La réaction inflammatoire peut être provoquée immédiatement ou par une exposition prolongée. Xi - Irritant Ce pictogramme signale un produit nocif que ce soit par inhalation, ingestion ou pénétration cutanée, ces produits peuvent causer une intoxication. Xn - Nocif Ce pictogramme signale un produit toxique en cas de pénétration dans l'organisme, par inhalation, ingestion ou pénétration cutanée. T - Toxique Ce pictogramme signale un produit comburant pouvant activer ou favoriser un incendie s'il est mis en contact avec d'autres substances. O - Comburant Ce pictogramme signale un produit facilement inflammable en présence d'une source d'énergie (flamme, étincelle...). F – Facilement Inflammable Ce pictogramme signale un produit extrêmement inflammable pouvant s'enflammer très facilement en présence d'une source d'énergie (flamme, étincelle...) quelle que soit la température ambiante. F+ - Extrêmement Inflammable Ce pictogramme signale un produit explosif sous l'effet de la chaleur, d'un choc ou même d'un frottement. E - Explosif Ce pictogramme signale un produit dangereux pour l'environnement s'il est rejeté dans l'air, l'eau ou dans le sol. N - Dangereux pour l'environnement Ce pictogramme signale un produit biologique dangereux. Il concerne les produits ou déchets biologiques pouvant infecter les organismes vivants par inhalation, ingestion ou pénétration cutanée.
