ELECTRICITE : Les circuits électriques (suite) et l'exemple des installations électriques domestiques

Disciplines
Sciences et technologie, Formation aux premiers secours et Compétences transversales
Niveaux
CM1.
Auteur
F. BOUSQUET
Objectif
- Approfondissement des circuits électriques simples
- Découverte d'une installation électrique domestique
Relation avec les programmes

Ancien Socle commun (2007)

  • Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
  • Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions
  • Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit et à l’oral
  • Les objets techniques
Dates
Créée le 18 janvier 2013
Modifiée le 18 janvier 2013
Statistiques
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Licence
CC-BY-NC-NDLicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification ?.

Approfondissement des circuits électriques (par rapport à ce qui a été vu au CE2) et découverte d'une installation électrique domestique.
Cette séquence n'a jamais été testée en classe.

Déroulement des séances

1

Montages en série ou en dérivation

Dernière mise à jour le 18 janvier 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comment allumer deux ampoules en même temps?
Durée
40 minutes (3 phases)

1. Situation d'entrée

collectif | 10 min. | découverte

Question posée aux élèves : "Comment allumer deux ampoules en même temps?"

Réponses attendues des élèves : montages en série ou dérivation (hypothèses à vérifier)

2. Expériementation

groupes de 4 | 20 min. | recherche

Faire chercher les élèves, par groupes, en les faisant manipuler le matériel. Limiter certains groupes à trois fils, d’autres à quatre. De ce fait, certains groupes ne pourront faire qu’un montage en série, et d’autres qu’un montage en dérivation.

Une fois leur montage terminé, faire circuler les groupes pour voir les autres montages => discussion et mise en commun des observations. Faire constater aux élèves la différence d’intensité lumineuse des ampoules suivant le montage en série ou dérivation. 

S'attendre à la question : « Pourquoi l’ampoule brille-t-elle plus fort en dérivation ? »

Dessiner un schéma d’expérience (circuit en dérivation) sur la feuille de brouillon jaune.

 

3. Institutionnalisation

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

La trace écrite peut être du type : 

" Les circuits électriques

I - Montage dérivation/série

Un montage en série se compose d'un générateur et d'une ou plusieurs ampoules reliées entre elles par des fils (rappels de CE2). 

Schéma circuit en série.

Lors de cette expérience, nous avons constaté que la seconde ampoule brillait moins que la première. 

Un montage en dérivation (ou en parallèle) se compose d'un générateur et de plusieurs ampoules reliées par des fils faisant des "noeuds".

Schéma circuit en dérivation.

Lors de cette expérience, nous avons observé que les deux ampoules brillaient de la même façon. 

Pourquoi la seconde ampoule brille-t-elle plus fort en dérivation? Dans un circuit en dérivation, la tension électrique ("puissance du courant") se divise de la même manière dans chaque bras du circuit. Tandis que dans un circuit en série, la tension est normale pour la première ampoule et diminuée pour la seconde."

2

Conducteurs et isolants

Dernière mise à jour le 18 janvier 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Approfondir les notions de matériaux conducteurs et isolants
Durée
40 minutes (2 phases)
Matériel
DEL, piles (5V), solution d'eau salée, huile.
Informations théoriques
Les élèves ont déjà abordé la notion de conducteur et d'isolant en CE2.

1. Expérimentation

groupes de 4 | 30 min. | recherche

Par groupe de 4, les élèves effectuent des montages en série avec une DEL où le courant doit traverser une solution d’eau salée, le corps humain, l’eau et l’huile. Chaque élève a un rôle bien particulier (scribe, ingénieur...). Les solutions sont préparées en amont par le PE puis distribuées aux élèves lors de l'expérimentation.

Schématisation des circuits et observations sur la feuille jaune.

Interprétation après la mise en commun des résultats de tous les groupes.

2. Institutionnalisation

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

"II - Matériaux conducteurs et isolants

Les matériaux conducteurs laissent passer le courant (comme le fer, les mines de crayon carbone...) tandis que les isolants l'empêchent de passer (fil de laine, plastique...) (rappels CE2).

Schéma des quatre expériences.

Nous avons observé que l'eau, l'eau salée et la corps humain laissaient passer le courant alors que l'huile non."

3

Conventions de schématisation des circuits électriques

Dernière mise à jour le 18 janvier 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Savoir schématiser un circuit selon les règles.
Durée
25 minutes (2 phases)

1. Situation d'entrée

collectif | 10 min. | recherche

Question posée aux élèves : "Comment dessiner simplement un circuit électrique?"

Réponses attendues : idées farfelues ou bonnes réponses (symboles)

2. Institutionnalisation

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

 

Définition des symboles en électricité (pile, ampoule, interrupteur).

Schématisation des circuits en série et dérivation.

4

Différences entre pile et secteur

Dernière mise à jour le 18 janvier 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Différence entre pile et secteur
Durée
40 minutes (3 phases)

1. Situation d'entrée

collectif | 10 min. | découverte

Question posée aux élèves : « Quelle est la différence entre une pile et une prise de secteur? »

Réponses attendues : "La prise est plus puissante ! Elle délivre plus de courant ! Différence de danger (électrocution vs picotements)"

2. Etude de documents

binômes | 20 min. | recherche

Etude de document sur la différence de tension et d’intensité entre les deux dispositifs. 

Expériences avec les "Malettes pédagogiques EDF".

3. Institutionnalisation

collectif | 10 min. | découverte

"III - L'exemple d'une installation électrique domestique

Dans notre maison, le fournisseur d’électricité s’appelle le secteur. Les prises de la maison lui sont toutes reliées. Le secteur délivre plus de courant qu’une pile mais est aussi plus dangereux.

5

Notions de fusible et disjoncteur

Dernière mise à jour le 18 janvier 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Définitions de fusibles et disjoncteurs
Durée
40 minutes (3 phases)

1. Situation d'entrée

collectif | 10 min. | découverte

Question posée aux élèves : « Comment prévenir les dangers des installations électriques

2. Expérimentation

binômes | 20 min. | recherche

Mise en place de l'expérience de la paille de fer qui brûle quand le courant le traverse.

Schématisation de l'expérience sur une feuille jaune.

Discussion sur les observations.

3. Institutionnalisation

collectif | 10 min. | découverte

"Pour nous protéger des surcharges de courant dans notre installation électrique, il existe les fusibles et les disjoncteurs. Un fusible est un fil permettant la coupure du courant lorsqu’il devient trop fort. Un disjoncteur est un interrupteur permettant de couper le courant si son intensité devient trop élevée. 

L'expérience de la paille de fer mime le fonctionnement d'un fusible.

Schématisation de l'expérience."

6

Sécurité électrique : risques & règles

Dernière mise à jour le 18 janvier 2013
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Etablir les règles de sécurité autour d'une installation électrique
Durée
40 minutes (3 phases)
Matériel
Manuel "64 enquêtes pour comprendre le monde" (MAGNARD)

1. Situation d'entrée

collectif | 10 min. | découverte

Question posée aux élèves : « Comment prévenir les dangers des installations électriques ? »

2. Etude de documents

binômes | 15 min. | recherche

Etude de documents sur le manuel de Sciences.

3. Institutionnalisation

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Distribution d'un polycopié ou écriture d'un texte décrivant les conseils et conduites à suivre d'un accident par exemple.