- enseignement Catholique

Document1
AUTEUR : Philippe Godts
1 octobre 2014
Fiche d’activité 1
Mise en scène du circuit électrique
Enoncé de la situation
Mettre en scène tous les élèves d’une classe pour représenter les différents éléments d’un circuit
électrique simple.
Développements attendus principalement visés
Utiliser une analogie pour différencier une tension électrique d’une intensité de courant (C1).
L’élève associe la tension électrique et l’intensité de courant à des éléments différents d’une analogie
courante tels qu’un circuit d’eau, un circuit de voiture, une piste de ski, ...
Identifier les conditions de circulation d’un courant électrique dans un circuit (C4).
L’élève identifie la présence d’un générateur, d’une suite ininterrompue de conducteurs électriques et
de récepteurs formant un circuit fermé.
Suggestions
1. Montrer aux élèves le circuit simple à modéliser, par exemple une ampoule raccordée à une pile,
où on peut identifier la borne positive et la borne négative.
2. On trace à la craie sur le sol (ou on le suggère) un parcours en circuit fermé, de telle manière qu’une
portion du parcours passe par un endroit surélevé (sur une estrade, une suite de chaises, une suite
de planches… L’endroit où on monte représente le générateur, et celui où on redescend le
récepteur.
3. On nomme deux élèves assez costauds « assistants-générateurs ». Leur rôle est de hisser les
élèves-charges électriques au niveau surélevé.
4. On nomme deux élèves « ampèremètres ». On les place à des endroits différents du circuit pour y
compter le nombre d’élèves-charges qui passent en une minute.
5. On nomme un ou deux élèves « voltmètres ». Munis d’un mètre-ruban, ils sont chargé de mesurer
les différentes dénivellations par que rencontrent les élèves-charges sur leur parcours.
6. Tous les autres élèves représentent les électrons de conduction et on les nomme « élèves-charges
électriques ». Ils se répartissent tout le long du parcours en ayant soin de toujours garder
exactement la même distance entre eux. On réajuste alors éventuellement le parcours de telle
manière que chaque élève-charge puisse mettre ses mains sur les épaules du précédent, bras
tendus (comme une chenille). Le rôle des élèves-charges est uniquement d’avancer, comme s’ils
HPT
Formation scientifique
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étaient sur des roues : ils se laissent porter par les assistants-générateurs, et à l’endroit du
récepteur, ils se laissent retomber en se faisant (un peu) remarquer…
7. Le professeur joue le rôle de l’interrupteur : au moyen de son bras, il empêche un des élève-charge
d’avancer, et tous sont immobilisés. Quand il relève son bras, tous les élèves-charges doivent se
mettre simultanément en mouvement s’ils veulent garder la même distance. Quand le professeur
le désire, il interrompt le mouvement à un endroit quelconque du parcours et tous les élèves
s’arrêtent instantanément.
8. Faire remarquer aux élèves :
 dans la mise en scène, la vitesse du déplacement des élèves-charges dépend de l’efficacité
des assistants-générateurs (dans un circuit électrique, la vitesse des électrons de
conduction est très faible : de l’ordre de 1 mm par minute !).
 les ampèremètres mesurent la même chose peu importe l’endroit, mais ne peuvent pas
relâcher leur attention (dans un circuit électrique, les charges électriques ne s’accumulent
jamais en un point, et dans la mesure où il n’y a pas dérivation, le courant est le même en
tout point de la boucle).
 les voltmètres ont vite terminé leur travail, qui ne dépend pas du mouvement des élèves-
charges (dans un circuit électrique, la tension d’un générateur peut changer en fonction de
la « demande »).
 la puissance du générateur, ou du récepteur, est directement proportionnelle tant au
nombre d’élèves-charges qui circulent par unité de temps qu’à la quantité d’énergie mise
en jeu pour chaque élève-charge. (dans un circuit électrique, la puissance se calcule en
multipliant la tension par le courant.)
 certains aspects des circuits électriques, comme la résistance électrique, ou le passage
des courants dans les électrolytes ne sont pas correctement rendus dans cette mise en
scène qui a donc, comme toute analogie, ses limites.
9. On peut à présent complexifier le circuit : placer une deuxième marche (un deuxième générateur
en série), faire redescendre les élèves en deux temps (deux récepteurs en série), placer une
dérivation dans la montée (deux générateurs en parallèle) ou dans la descente (deux récepteurs en
parallèle)…
10. Les élèves rédigeront un rapport de « laboratoire » où ils décriront l’attitude des élèves en fonction
du composant du circuit électrique qu’ils ont représenté.
Modalités d’organisation
L’activité ne doit pas forcément se dérouler dans un local classique : la salle de gym ou la cour de
récréation peuvent aussi convenir.