intensité ou tension?

[chocoaddict44]

Bonjour,

vous commencez par traiter quoi en premier ? L'intensité du courant électrique ? ou bien la tension électrique?


Je me demande ce qui est plus simple pour les élèves...

Par ailleurs, comment expliquer vous aux élèves la différence entre tension electrique et intensité de façon simple?

J'ai remarqué , qu'à l'issue de cette partie , les élèves confondent toujours les deux ... Pareil avec les lois qu'ils oublient très vite...

Merci d'avance

[dr75]

Salut, je commence à par l'intensité parce qu'ils comprennent bien mieux cette notion. Elle est plus intuitive, ne serait-ce que pas le nom...
Toutefois je ne parle pas du choix du calibre car il y a bcp bcp de choses au début.
Je n'aborde la calibre que lorsque l'on travaille sur la tension électrique.
Qu'ils confondent les deux notions après c'est normal. Comme d'habitude, le mieux c'est d'avoir du temps, de leur offrir du temps aussi bien en manipulation qu'en séance d'exercices pour qu'ils puissent se tromper, discuter, échanger et donc pour cela offrir des exercices et des manipulations où ils vont être obligés de passer de l'un à l'autre.
Propose aussi des petits QCM rapides où tu mélanges les deux.
La confusion est normale.
ex : Première interro plickers sur l'intensité : notes très très bonnes puis quand j'ai posé les mêmes questions en devoirs sur la tension, certains donnent les bonnes réponses mais pour l'intensité malgré le programme de révision et la séance de préparation.

En ce qui concerne les lois : après les manips ils construisent une carte mentale qui est ensuite utilisée comme outil pour tous les exercices et que j'autorise en devoir dans un premier temps pour voir s'ils savent identifier la bonne situation en autonomie et mener le calcul.
Ensuite je ne l'autorise plus....

Une dernière fois, l'oubli est normal. Simplement il faut l'accepter, leur laisser le temps d'oublier puis offrir des possibilités de réactiver tout ça. Enfin, comme le temps n'est pas extensible, tu choisis les notions et capacités sur lesquelles tu désires le plus insister....

[Aranel53]

Pour ma part, je fais tout en même temps quasiment et j'insiste beaucoup sur le sens des trois grandeurs. Et je commence par la loi d'ohm maintenant.
Je fais donc d'abord une mesure de résistance, puis ensuite on fait intensité et tension. Mais tout dans la même séance ou à peu près.

Et pour l'analogie, je travaille sur un modèle de chaine de vélo que j'ai mis au point, qui permet de visualiser assez bien à la fois la tension, l'intensité et le "freinage" du courant.
Voir ici :
viewtopic.php?f=63&t=29&p=6544&#p4494

Et je fais un gros travail de "one man show" sur le boulot de la "pile" qui "pousse" même si ça ne passe pas en raison d'une boucle ouverte... Et ils comprennent déjà pas mal que la pile peut "agir" sans courant. Et du coup sont quand même surpris par la tension entre les bornes de l'interrupteur ouvert mais l’interprètent rapidement correctement. Je peux détailler ce que je fais si certains sont intéressés.

[Gayrard]

Comme Aranel, je préfère maintenant utiliser une pratique globale.
Je l'introduis avec le texte suivant. Ainsi, c'est fixé dès le départ. Ces grandeurs sont différentes.

[physix]

Ils comprennent mieux l'intensité mais la seule grandeur qu'ils connaissent déjà, c'est la tension alors je commence par la tension.
En plus, pour la mesure, il n'y a que 2 calibres à utiliser (2V et 20V) et surtout il n'y a pas de conversion à faire.

[dr75]

C'est vrai que c'est intéressant cette activité de Gayrard qui aborde les trois en même temps.
Je vais sérieusement l'envisager pour l'an prochain en activité initiale.
Merci aussi Aranel dont la façon d'aborder les choses est toujours aussi intéressante. Mais comment utilises-tu cette analogie de la chaîne pour faciliter la " compréhension " de ce qu'est la tension électrique ?

Pour résumer les messages : il y a au final beaucoup de façons d'aborder ces notions

[Aranel53]

Merci aussi Aranel dont la façon d'aborder les choses est toujours aussi intéressante. Mais comment utilises-tu cette analogie de la chaîne pour faciliter la " compréhension " de ce qu'est la tension électrique ?

Je relie tout d'abord "l'action du générateur" à "l'action du pédalier" pour tenter de lutter contre les conceptions alternatives : "la pile fabrique des grains d'électricité" et "la pile est est un réservoir de grains d’électricité qui se "vide"". Avec le pédalier et la notion de chaine, ils "voient" que la pile contient forcément autant de "grains" en permanence, comme tout le monde.

Ensuite, comme on a vu dans les rappels de 5e qu'une pile sur laquelle est notée 4,5 V permet de faire passer un courant plus intense qu'une pile de 1,5 V on installe que la mesure de l'action du générateur est mesurée en volts et s'appelle la tension.

Là je passe beaucoup de temps avec mon sketch, avec ma pile à la main : "est-ce que cette pile fonctionne" ? Que veut dire "fonctionner" pour une pile ? C'est quoi son "boulot de pile" ? En gros la majorité des élèves disent que la pile ne fonctionne pas car il n'y a pas de courant. (je fais presque le même sketch en 5e avec la question "est-ce que cette pile contient du courant" ? pour installer la notion de boucle fermée contenant un générateur comme nécessité pour l'existence d'un courant )
Quelques élèves disent alors, bien si elle fonctionne aussi, elle "essaye" de faire passer du courant, mais elle n'y arrive pas car elle un isolant entre ses bornes. Et on reprend le schéma de comparaison entre l'interrupteur ouvert et les "maillons cloués" de la chaine de vélo.
Au bout d'un moment tout le monde comprend que le courant n'existe pas car rien ne peut se déplacer dans la boucle, mais par contre, la pile essaye quand même, donc elle fait son boulot. (comme si qqn appuyait sur le pédalier d'un chaine bloquée).
Mais alors son boulot à la pile c'est bien de "pousser et tirer" (geste avec les deux bras) que ça marche ou non. La tension de la pile est la mesure du boulot de la pile, indépendamment de la boucle ouverte ou fermée.

Ensuite je prend un fil dont je touche une extrémité sur une des bornes, l'autre pendouillant en l'air. Et je demande négligemment "est-ce que quelque chose a changé ?" Oui... non... mais si, mais non... Et on arrive à : "si, au bout du fil maintenant "ça pousse maintenant, alors qu'avant ça ne poussait pas". Si on était à une extrémité est-ce qu'on peut savoir si l'autre extrémité du fil touche la pile ? Bein oui, si ça se met à pousser !

On revient sur la chaine de vélo, et je demande si en tant que premier clou qui tient la chaine, est-ce qu'on savoir si qqn appui sur le pédalier (sans que la chaine ne tourne !) et là en mimant avec le doigt, tout le monde voit bien qu'on va sentir la chaine tirer notre doigt, et d'ailleurs la chaine va se "tendre" !

Ensuite, je pose la définition de "différence d'état électrique", en deux mot de combien "ça pousse ou ça tire à endroit", si les deux côtés "poussent" pareil, pas de "différence" donc pas de tension... On revient sur le fil qui pendouille, si on touche une extrémité, l'autre devient "comme la borne de la pile", il a donc pris le même "état électrique", il pousse pareil. Donc les fils transmettent l'état électrique. Et ainsi la moitié de la classe prédit une tension non nulle à l'interrupteur ouvert alors qu'avant personne ne pouvait prévoir ça. Et les autres font ah oui, c'est normal en fait... après leurs mesures.

Voilà ! hesitez pas si vous avez des questions j'ai la flemme de me relire tout de suite !

((et merci pour la question, ça m'a fait du bien de raconter ça, vu que ma vision du boulot s'est sévèrement érodée depuis deux ans maintenant... ))

[xavier29]

Merci beaucoup Aranel pour cette description détaillée, qui suscite chez moi des interrogations pour faire évoluer ma propre pratique.

Notamment :

tenter de lutter contre les conceptions alternatives : "la pile fabrique des grains d'électricité"

Pourtant est-ce que ce n'est pas précisément cela qu'il se passe, chimiquement ? Du coup est-ce qu'on ne peut pas décrite le phénomène comme le fait qu'une des bornes "fabrique" des grains d'électricité, alors que l'autre les absorbe, et que l'un ne se fait pas sans l'autre ?

Je me méfie des analogies, surtout en électricité : je n'en ai trouvé aucune de satisfaisante. Pour celle de la chaine+pédalier, ce qui me dérange c'est qu'un circuit ouvert est associé par élèves à une chaine cassée ou à laquelle il manque un maillon, or rien n'empêche l'action du pédalier dans ce cas là.

[Aranel53]

Non, justement, la chaine cassée, n'est pas dans l'analogie... une boucle ouverte est une chaine qui contient des maillons bloqués. Il est nécessaire de bien expliquer isolants et conducteurs en lien avec mes "grains d'électricité". Il ne peut pas "manquer de maillons" car il y en a partout. Et je pense insister assez sur ce point puisque je n'ai pas eu de problème là dessus.

Quant à ce qui se passe chimiquement, non on ne peut à mon avis pas dire du tout qu'une pile "fabrique des électrons d'un côté et les absorbe de l'autre" !

Pour le niveau 4e, faire en sorte de présenter un pédalier qui fait toujours tourner les mêmes maillons ça passe même si c'est faux (les grains qui rentrent de la pile ne peuvent pas en ressortir en vrai)
Ensuite on peut présenter en effet la pile comme un double réservoir qui d'un côté fournit des grains et de l'autre les récupère. Le problème étant qu'avec cette image on met une vision incorrecte dans l'esprit des élèves car une pile n'est justement pas une décharge électrique simple.
Voir mon ancien document ici :

[xavier29]

Non, justement, la chaine cassée, n'est pas dans l'analogie... une boucle ouverte est une chaine qui contient des maillons bloqués. Il est nécessaire de bien expliquer isolants et conducteurs en lien avec mes "grains d'électricité". Il ne peut pas "manquer de maillons" car il y en a partout. Et je pense insister assez sur ce point puisque je n'ai pas eu de problème là dessus.

Ah oui vu comme ça c'est intéressant.
Un circuit ouvert comporte un matériau isolant (air ou autre) dans la boucle, tous les isolants possèdent des électrons, tous leurs électrons sont bloqués.

La limite sera le cas où l'isolant est le vide, mais c'est un détail.

Quant à ce qui se passe chimiquement, non on ne peut à mon avis pas dire du tout qu'une pile "fabrique des électrons d'un côté et les absorbe de l'autre" !

Effectivement, il ne faut pas dire "fabrique".

Ensuite on peut présenter en effet la pile comme un double réservoir qui d'un côté fournit des grains et de l'autre les récupère. Le problème étant qu'avec cette image on met une vision incorrecte dans l'esprit des élèves

C'est systématiquement le cas lorsqu'on utilise une analogie, et c'est pour cela que je m'en méfie. Si leur utilisation est incontournable il ne reste plus qu'à choisir la moins problématique à long terme.
Merci pour tes précisions.