Les circuits éléctriques

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM1.
Auteur
T. OUHDIF
Objectif
La séquence a pour objectif de formaliser la notion de circuit électrique (ouvert et fermé), par allumage d’une lampe en contact et loin de la pile. Sont aussi abordées les notions de conducteur et isolant, et de circuit en série et en dérivation.
- Identifier des formes d'énergie et des ressources en énergie.
- Reconnaitre les situations où l'énergie est stockée, transformée, utilisée. Exemples de dispositifs de stockage : pile, barrage. Exemples de convertisseurs : lampe, éolienne, panneau solaire.
- Décrire le fonctionnement d'objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
Relation avec les programmes

Cycle 3 - Programme 2020

  • Identifier des formes d'énergie et des ressources en énergie.
  • Reconnaitre les situations où l'énergie est stockée, transformée, utilisée. Exemples de dispositifs de stockage : pile, barrage. Exemples de convertisseurs : lampe, éolienne, panneau solaire.
Dates
Créée le 28 avril 2021
Modifiée le 28 avril 2021
Statistiques
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Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

La séquence se compose de trois séances. Les différentes parties abordées sont:
- Allumer une lampe avec une pile.
- Allumer une lampe avec du fil et une pile.
- Les conducteur et isolant électriques.

Déroulement des séances

1

Allumer une lampe avec une pile

Dernière mise à jour le 28 avril 2021
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre les notions de circuit ouvert, circuit fermé.
Distinguer quelques composants de la lampe et de la pile.

- Identifier un signal et une information.
- Reconnaitre les situations où l'énergie est stockée, transformée, utilisée. Exemples de dispositifs de stockage : pile, barrage. Exemples de convertisseurs : lampe, éolienne, panneau solaire.
- Savoir mener une démarche d'investigation.
- Décrire et questionner ses observations.
- Manipuler, explorer plusieurs pistes, procéder par essais et erreurs .
- Rendre compte de sa démarche.
- Observer les règles élémentaires de sécurité liées aux techniques et produits rencontrés dans la vie quotidienne.
Durée
50 minutes (5 phases)
Matériel
Une pile et une lampe par groupe
Une feuille A4 et un quarts de feuille pour le schéma.
Schéma de la lampe à compléter.
Schéma de la pile à compléter.
Informations théoriques
Rôle de l'enseignant:
Il doit être suffisamment informé sur :
◦ les notions,
◦ les concepts qui font l’objet de l’apprentissage,
◦ les niveaux de formulation,
◦ les conceptions erronées courantes.
Pour :
◦ organiser,
◦ préparer le matériel,
◦ simplifier les problèmes trop complexes,
◦ choisir les hypothèses à valider (avec les enfants).
Il doit garder du recul lors du déroulement des séances
afin de laisser les élèves réfléchir, se questionner ; il observe,
régule, est garant du bon déroulement, ne donne pas les
réponses mais pose le lexique spécifique attendu.

1. Situation problème

collectif | 10 min. | découverte

Distribution du matériel.

Description collective de la pile et de la lampe.

Observation des objets.

L’enseignant reformule les questions des élèves pour faire ressortir la problématique.

Comment allumer une lampe avec une pile plate?

 

 

 

 

2. Le recueil de représentations

binômes | 10 min. | découverte

En deux temps: par écrit puis par le dessin. 

Recueil des représentations individuelles sur le cahier. 

Les élèves ont à disposition une lampe et une pile. Pour l'instant ils ne sont pas en situation de manipulation mais de recherche.

Dessin de la lampe. Légende du dessin de la pile plate: Les piles plates ont deux bornes, notées + et -. La grande lame est la borne négative, la petite lame est la borne positive.

Dessin des deux solutions pour allumer une pile avec une lampe.

3. Emission des hypothèses

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Traitements des représentations vers l'émission d'hypothèses. 

Regrouper les avis similaires. 

Evacuer les questions inadaptées. 

Les piles plates ont deux bornes, notées + et -. La grande lame est la borne négative, la petite lame est la borne positive.

Verbalisation des solutions avec lexique: plot, culot, filament, grande lame, petite lame. Notion de circuit: ouvert/fermé

 

 

4. Investigation

binômes | 10 min. | recherche

Expérimenter les hypothèses, observer, modéliser. 

Elaborer un protocole expérimental (plus ou moins guidé par l’enseignant en fonction du cycle ou du concept étudié).

Pour allumer une lampe avec une pile plate, il faut placer l’une des deux lames sur le culot, et l’autre lame sur le plot. Le courant électrique peut alors circuler. On dit que le circuit est fermé.

Noter les résultats. 

 

5. interprétations

collectif | 10 min. | découverte

Comparer les résultats: 

Confrontations aux savoirs établis: non validation des hypothèses de départ ou validation. 

Pour allumer une lampe avec une pile plate, il faut placer l’une des deux lames sur le culot, et l’autre lame sur le plot. Le courant électrique peut alors circuler. On dit que le circuit est fermé. Si l’une des bornes de la pile ne touche rien ou une autre partie de la lampe, Le courant électrique ne peut pas circuler. On dit que le circuit est ouvert

2

Allumer une lampe loin de la pile.

Dernière mise à jour le 28 avril 2021
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Faire émerger la notion de fil.
Comprendre que c'est le métal qui est conducteur d'électricité.
- Identifier différentes sources d'énergie.
- Connaître des exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.
- Identifier quelques éléments d'une chaine d'énergie domestique simple.
- Savoir mener une démarche d'investigation.
- Décrire et questionner ses observations.
- Manipuler, explorer plusieurs pistes, procéder par essais et erreurs .
- Prélever, organiser et traiter l'information utile.
- Formuler des hypothèses, les tester et les éprouver.
- Modéliser pour représenter une situation.
- Rendre compte de sa démarche.
Durée
50 minutes (5 phases)
Matériel
Pile, lampe, Boite à fils en tout genre. Quarts de feuille.

1. Situation problème

collectif | 10 min. | découverte

Suite à la séance 1, les élèves ont compris que la lampe a besoin d'énergie pour s'allumer. Qu'il fallait placer avec précision les différents éléments de la pile et de la lampe pour que le circuit fonctionne.

Ici, il s'agit de comprendre comment allumer une lampe avec une pile sans que ces deux objets ne se touchent directement. 

L’enseignant reformule les questions des élèves pour faire ressortir la problématique.

 

Comment faire pour allumer une lampe loin de la pile?

 

2. Recueil de représentations

individuel | 10 min. | recherche

Soit en répondant à la question de départ par écrit, soit en dessinant, l'élève dit ou écrit ses idées. 

3. Traitement des représentations vers l'émission d'hypothèses.

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Regrouper les avis similaires, isoler les avis qui renvoient à des questions productives, évacuer les questions inadaptées

4. Investigation

binômes | 10 min. | entraînement

Elaborer un protocole expérimental.  Observer et noter les résultats.

Le choix du fil: le fil électrique (métal entouré de plastique) dénudé (pour que les contacts se fassent mieux)

Dénuder (la partie en métal doit être visible), un fil doit être fixé à une borne de la pile et être en contact avec le plot, l’autre fil doit être fixé à l’autre borne de pile et être en contact avec le culot.

Noter ce que vous observez. 

5. Interprétations

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Comparer les résultats.  Tirer des conclusions par rapport aux hypothèses. Confrontations aux savoirs établis Je dis ou j’écris ce que j’ai trouvé Non-validation des hypothèses de départ ou validation des hypothèses.

Trace écrite: Dessin du montage (introduction des symboles conventionnels)

Copie de la leçon: Pour allumer une lampe loin de pile, on a besoin d’utiliser deux fils électriques. Un fil doit être fixé à une borne de la pile et être en contact avec le plot, l’autre fil doit être fixé à l’autre borne de pile et être en contact avec le culot. Pour que les contacts se fassent correctement, il faut que les fils électriques soient dénudés (la partie en métal doit être visible).

3

Conducteur et isolant

Dernière mise à jour le 28 avril 2021
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre que la matière peut être conductrice ou isolante.
- Savoir mener une démarche d'investigation.
- Décrire et questionner ses observations.
- Prélever, organiser et traiter l'information utile.
- Formuler des hypothèses, les tester et les éprouver.
- Manipuler, explorer plusieurs pistes, procéder par essais et erreurs .
Durée
40 minutes (4 phases)
Matériel
Pile, ampoule, fils électriques. Barquette avec objets à tester. Quarts de feuille pour dessin.

1. Situation problème

collectif | 10 min. | découverte

Après avoir fait un retour sur les deux premières séances de la séquence, l'enseignant poursuit en proposant une situation problème aux élèves. En effet, après avoir vu que la lampe s'allume directement avec la pile et loin de la pile, il s'agit de faire émerger la question au sujet des conducteurs électriques. 

Après avoir testé plusieurs fils pour constater si la lampe s'allumer, on constate que certains fils laissent passer le courant et d'autres non. 

 

Pourquoi les fils électriques laissent-ils passer le courant alors que les autres fils de la boite non? Y a-t-il d’autres objets qui laissent passer le courant? Comment faire pour les tester? 

 

2. Recueil de représentations

individuel | 10 min. | recherche

Par écrit, les élèves répondent aux questions. 

Quelques exemples de réponses;

Ce qui compte c'est la matière avec laquelle il est fabriqué. Ce qui compte c'est la couleur du fil. Ce qui compte c'est la forme du fil. 

Regrouper les avis similaires, isoler les avis qui renvoient à des questions productives, évacuer les questions inadaptées.

 

 

3. Emission des hypothèses, investigation.

binômes | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

En binômes, les élèves élaborent le protocole expérimental guidé par l'enseignant. Ils observent et note ce qui se passe. Les élèves réalisent un montage qui permet de tester es objets qui laissent passer le courant. Ils devront faire attention à bien tester les différentes parties des objets. 

Les élèves recherchent des indices et les analysent pour répondre à la question de départ. 

4. Modélisation et interprétation

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

L'enseignant rend accessible aux élèves un phénomène. 

Pour savoir si un objet laisse passer le courant électrique, ce qui compte c’est la matière avec laquelle il est fabriqué, et non sa forme, sa couleur, sa fonction...Une matière est conductrice si elle laisse passer le courant. Exemples: le métal, le graphite. Une matière est isolante si elle ne laisse pas passer le courant. Exemples: le plastique, le verre, le papier, le bois...Le fil électrique est constitué d’une partie en métal, conductrice, enveloppée d’un matériau isolant, le plastique, pour nous protéger.