Découvrir les circuits électriques

Les élèves décrivent les dessins réalisés, ils peuvent être projetés au tableau. À partir des ces dessins, on réalise un dessin collectif.

Les dessins réalisés par les élèves contiennent des détails inutiles : étiquette de la pile, marque... Ils sont à garder mais le dessin collectif est fait à côté.

Pile

La pile est carrée avec 2 lamelles sur le haut représentées par des traits (un court et un long). Le carré reste blanc (pas de marque, de dessin ou de coloriage). Le dessin est légendé : lamelles (bornes).

Le terme de "bornes" est apporté. Il est intéressant d'observer que les bornes sont différenciées sur la pile (+ et -).

D'autres piles et batteries sont présentées à la classe avec le constat qu'elles ont chacunes une borne positive et une borne négative.

Les élèves savent généralement que la pile sert à donner de l'électricité.

La pile n'est pas un jouet. À ce stade, il est strictement interdit de mettre un objet en contact avec les 2 bornes en même temps, il y a un risque de court-circuit (de se blesser et d'abimer le matériel). Toutefois, les risques sont faibles car la pile n'est pas très puissante.

Ampoule

L'ampoule est plus complexe à réaliser. Elle est composée d'un globe en verre contenant un "fil de fer", et d'une partie basse en métal. Le dessin est légendé : globe en verre, filament, culot et plot (les 2 bornes).

Le vocabulaire spécifique est apporté. On constate que c'est probablement par le filament que l'ampoule fait de la lumière.

Le rôle du culot et du plot n'est pas indiqué mais on précise qu'il s'agit des 2 bornes de l'ampoule.

D'autres ampoules de différentes tailles sont présentées.

Les élèves savent que l'ampoule sert à produire de la lumière et qu'elle a besoin d'électricité pour fonctionner.

Certains groupes comprennent la mise en contact des bornes de la pile et de l'ampoule et réussissent à allumer l'ampoule. D'autres groupes arrivent à l'allumer un peu par hasard.

Présentation

Mise en commun des résultats : les élèves de certains groupes présentent au reste de la classe leur façon d'allumer l'ampoule.

On constate qu'il doit y avoir un contact entre les bornes de la pile et les bornes de l'ampoule.

Dessin

On réalise le dessin de ce montage électrique. La pile doit être dessinée de manière simple, comme lors de la séance précédente. L'ampoule doit être dessinée avec le plot au contact d'une lamelle et le culot au contact de l'autre lamelle. L'ampoule peut être dessinée plus simplement : il n'est pas nécessaire de dessiner le filament par exemple.

Les contacts entre les lamelles de la pile et l'ampoule doivent être corrects : au niveau du culot et du plot.

L'ampoule s'allume, on peut donc colorier en jaune le globe en verre.

Conclusion

"On observe que quand le culot de l'ampoule touche une lamelle de la pile et le plot de l'ampoule touche l'autre lamelle, alors l'ampoule s'allume."

Les élèves cherchent à utiliser correctement les fils électriques pour relier la pile et l'ampoule.

En cas de besoin, ils peuvent se référer au travail de la séance précédente : les bornes de la pile et de l'ampoule doivent être reliés.

Ils réussissent globalement à trouver la solution.

Pour simplifier les dessins de circuits électriques, on peut faire des schémas électriques.

Symboles

Montrer aux élèves les 4 symboles utilisés pour faire les schémas et les laisser émettre des hypothèses.

Le symbole le plus facile à reconnaitre est celui de la pile, on y reconnait les 2 bornes (+ et -).

Le fil électrique est représenté par un trait droit.

Les élèves peuvent en déduire que le symbole du rond barré représente l'ampoule. On le colorie en jaune lorsque l'ampoule est allumée.

Schéma

En utilisant ces symboles, on peut réaliser le schéma du circuit électrique du début de la séance.

Distribuer à chaque binôme une barquette contenant le matériel.

Vous devez allumer 2 ampoules en utilisant 1 seule pile.

La pile et l'ampoule ne sont pas des jouets, on ne fait pas n'importe quoi avec.

Les gourdes et bouteilles d'eau sont rangées.

Il ne faut pas mettre un fil électrique pour relier directement les 2 bornes de la pile : risque de court-circuit. Si vous avez un doute, demandez moi avant de brancher votre circuit.

Présentation des circuits

Les élèves présentent leur circuit au reste de la classe. On constate des circuits avec 2 fils ou 4 fils.

Ces circuits sont identiques dans leur fonctionnement, 1 ampoule est juste plus ou moins éloignée de la pile.

Fiche d'activité

Les élèves remplissent la page d'activité 6 avec le matériel qu'ils ont utilisés et le dessin de leur circuit électrique.

Ils peuvent essayer de réaliser le schéma électrique, il est ensuite réalisé en commun.

Conclusion

"Ce type de circuit s'appelle un circuit en parallèle. On peut brancher et débrancher plusieurs ampoules à la pile, les autres continuent de fonctionner."

Les élèves utilisent le matériel à leur disposition pour essayer d'allumer les 2 ampoules en utilisant 1 seule pile.

Le circuit en série est plus difficile à trouver pour les élèves. Au cours de la recherche, il est possible de leur donner quelques indices pour les mettre sur la piste :

Il ne faut que 3 fils pour faire le circuit.

Un des fils n'est pas relié directement à la pile.

Ce fil relie donc les 2 ampoules.

Les élèves testent les différents matériaux dans leur circuit électrique et reportent les résultats dans le tableau de la fiche d'activité p. 9.

Quand tous les tests sont faits, les élèves peuvent commencer à faire le dessin et le schéma du circuit électrique de la fiche d'activité p. 8.

Les élèves réfléchissent au circuit électrique et au montage à réaliser.

Difficultés

• Les élèves doivent réussir à concevoir le circuit électrique en incluant toutes les parties du jeu (fil électrique, anneau, pile et ampoule).
• Ils doivent réussir à assembler tous les éléments pour qu'ils tiennent ensemble.