Démarches d’Investigation en troisième Groupe de formateurs 2007-08 de l’académie de Paris F. Amauger - G. Bosca - G. Denis - F. Langlinay - P. Pelletier - E. Pilard Le fusible : Dans la cuisine, Anna et sa maman constatent, alors qu’Anna venait de brancher un grille-pain, que les 4 appareils électriques connectés sur cette même prise de courant ne fonctionnent plus. Dialogue : Anna : Maman, qu’est ce qui se passe ? Maman : Ce n’est rien, nous avons dû brancher trop d’appareils en même temps sur cette multiprise dans la cuisine. La friteuse, la machine à pain, le mixeur étaient déjà branchés et fonctionnaient tous. Le grille-pain a été de trop !!! Anna : Que doit-on faire pour que l’électricité revienne maintenant ? Maman: Allons voir le compteur ! Photographie du boîtier de protection de l’installation domestique : Suite du dialogue : Anna : Maman, regarde ! Il y a une étiquette, tout à gauche, avec un dessin représentant la prise de la cuisine dessus ! Sa maman ouvre alors le petit boîtier numéro 1 et en sort ceci : Suite du dialogue: Anna : Qu’est ce que c’est ? A quoi ça sert? Aider Anna en imaginant une expérience qui permette de comprendre le rôle de cet objet en essayant de simuler en classe la situation vécue dans la cuisine. Matériels à votre disposition : Une résistance (qui représente le grille-pain) Un moteur (qui représente le mixeur). Deux lampes ( qui représentent la machine à pain et la friteuse). Un générateur de tension 6V. Paille de fer torsadé, deux pinces crocodiles et fils de connexion. Objectifs pédagogiques : Connaissance : L’intensité du courant électrique qui parcourt un fil conducteur ne doit pas dépasser une valeur déterminée par un critère de sécurité. Capacité : Exposer le rôle d’un coupe circuit. Autre situation : Un élève ouvre une boîte de conserve métallique contenant des tomates pelées pour préparer une pizza. Il découvre ceci : Aide : L’élève peut trouver ces informations : Les seuls aliments qui peuvent être mis en conserve dans un bain d'eau bouillante sont ceux qui sont naturellement acides comme les fruits, certains légumes du type cornichon ou d'autres auxquels on a ajouté de l'acide . Appliquant la méthode d'Appert, l'Anglais Peter Durand fit breveter en 1810 les boîtes en fer-blanc. Autre situation : Une aide possible : Film EDF hydrocentrale Activités possibles : Film 1 Film 2 Autre situation : l’éclairage du Vélib’ Film : Qu’observe-t-on ? La lampe brille au début puis clignote. Éventuellement : on ne voit pas de dynamo de vélo. Pourquoi ? Hypothèses : C’est grâce à une pile. C’est grâce à la roue qui tourne. C’est dû au contact que la roue établit en tournant. C’est grâce à un appareil qui transmet la force du mouvement à la DEL. La roue produit de l’électricité en tournant. Il y a une dynamo. Vérification expérimentale On constatera qu’à grande vitesse la DEL ne « semble »plus clignoter. L’alternateur ( expliquer la production d’énergie électrique par l’alternateur de bicyclette par la transformation d’ énergie mécanique) Diagramme traduisant les conversions énergétiques incluant les énergies perdues. Énergie mécanique Pertes par frottement Énergie mécanique transmise au moyeu-dynamo Pertes par frottement Énergie électrique Quelques compléments : La génératrice du Vélib’est en fait logée dans le moyeu de la roue avant, l’ensemble constituant un moyeu-dynamo. L’avantage est la faible résistance au roulement ainsi qu’une meilleure protection (intempéries, chocs ...) Caractéristiques de la « dynamo » : 6V-3W LED blanche 3,5 V – 350 mA à l'AV LED rouge 1,85 V – 20 mA à l'AR La persistance rétinienne explique l’absence de perception du clignotement à vitesse normale. A l’arrêt complet, on peut constater que la DEL brille : le principe consiste à utiliser une très faible quantité du courant fourni par la dynamo pour charger un condensateur. Lorsque le vélo est à l’arrêt, le condensateur restitue l’énergie à une DEL.