Le courant électrique : Modélisations et analogies

Documents proposés pour ce thème pour la classe de quatrième.

Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede ppgaza » 07 Avr 2017, 15:27

Merci à tous pour ce fil très instructif.
L'année dernière j'avais utilisé l'analogie de la chaine de vélo d'Aranel (merci beaucoup). J'avais trouvé ça assez puissant tant qu'on a n'a qu'une boucle. Mais au final, j'avais dû mal l'expliquer et les élèves s'étaient emmêlés les pinceaux en confondant modèle est réalité, et je me retrouvai avec des réponse du genre « une pile est un pédalier »...
Cette année, j'étais donc décidé à essayer de représenter la réalité au plus proche en étant explicite sur les simplifications et les erreurs de représentations. Ça a assez bien marché, à l'aide de 3 petites animations que je vous partage ici.

Les animations

animation 1: Les électrons se pousse comme des wagons, ils ne peuvent ni se comprimer ni se doubler. Dans les matériaux isolants, ils sont fixes, dans les matériaux conducteurs ils peuvent bouger. La pile « pousse » les électrons en permanence. Plus la tension est élevée plus la pile « pousse » fort. Si le circuit n'est pas fermé, les électrons ne peuvent pas circuler (la généralement je fais le lien à l'oral avec la chaîne de vélo). Quand on ferme l'interrupteur, le circuit est fermé, le courant circule.
Je leur fait une remarque sur le fait que la lampe s'allume instantanément alors que les électrons vont doucement.

Limite de la représentation : il y a beaucoup plus d'électrons ; il n'y a pas de mécanisme pour pousser les électrons dans la pile ; la pile ne consomme pas d'énergie à pousser les électrons s'ils ne circulent pas; les électrons vont dans le mauvais sens.

animation 2: Je rappelle qu'un générateur « pousse » les électrons, les récepteurs ralentissent les électrons pour utiliser l'énergie électrique pour faire autre chose. Donc si on rajoute une deuxième lampe, les électrons vont moins vite, les lampes brillent moins fort. Je leur pose la question comment pourrait-on faire pour que les lampes retrouvent leurs éclats. Les réponses sont généralement : un générateur qui pousse plus fort, ou deux générateurs. (Sans les guider on n'arrive pas au montage en dérivation).

animation 3: Montage en parallèle. Là je commence avec l'animation flash de PCCL avec les spéléo que je trouve très bien pour les montages en dérivations (et beaucoup moins bien pour les montages en série). Puis après je montre cette animation. Puis enfin celle du phet.colorado.edu où on voit bien à un nœuds que les électrons se répartissent entre les différentes branches.

Qu'en pensez-vous ? Avez-vous des idées d'amélioration ? Merci.

Pierre


PS : j'oubliais de dire merci à celui qui a fait ces belles images vectorielles que j'utilise très souvent et qui ne sont donc pas de moi.
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede ppgaza » 12 Avr 2017, 09:41

J'ai finalement fait une 4e animation.
Vous pouvez les voir ici : http://pgazaniol.free.fr/SCH%C3%89MAS/smil/%C3%A9lectricit%C3%A9/4.courts-circuits.html
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede freche » 12 Avr 2017, 10:15

J'aime bien tes modélisations, merci pour le travail. Avec quoi les as-tu faites ?
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede ppgaza » 22 Avr 2017, 20:48

J'ai fait les animations avec Inkscape pour le dessin vectoriel. Et pour l'animer je l'ai fait avec un éditeur de texte. Il existe de nombreux tuto (souvent en anglais) pour animer du SVG en utilisant le langage SMIL (par exemple ici).
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede Spilou » 23 Avr 2017, 10:29

C'est une bonne idée et tes schémas sont de qualité. En revanche, pour moi, ce ne sont que des schémas (incomplets dans le cas du montage en dérivation ou du court-circuit) qui apparaissent, et non des animations. Est-ce normal que rien ne bouge? Faut-il un plug-in?
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede ppgaza » 10 Mai 2017, 13:34

@Spilou :
Il faut malheureusement utiliser autre chose qu'Internet Explorer ou Edge (Firefox par exemple ou autre : voir ici). Car Microsoft ayant développé son propre format vectoriel, refuse de prendre en charge le SVG/SMIL.
Pour interagir avec l'animation il faut cliquer sur les objets (une petite main apparaît).

Si vous avez des commentaires, ou des suggestions de modifications n'hésitez pas !
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede henrides » 04 Sep 2019, 10:55

Merci beaucoup pour ton travail @ppgaza ! J'ai depuis longtemps pris le parti de parler des électrons dès le début et cela est parfait pour parler d'intensité. J'avais plus de mal avec la tension, tes animations vont m'aider énormément.
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede Aranel53 » 22 Mar 2021, 22:25

Bon, depuis le temps, j'ai légèrement repris mon document sur la chaine de vélo.

Je l'utilise en lien avec l'animation de phet pour pouvoir ensuite faire plusieurs boucles. Et comme dit plus haut, il faut bien insister sur la différence entre le modèle et la réalité.

L'avantage de ce modèle est qu'on peut parler directement des trois grandeurs physiques car elle apparaissent assez vite aux élèves.
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede Aranel53 » 23 Mar 2021, 10:28

Ppgaza, je n'avais pas pris le temps de regarder tes animations ! C'est chouette !

Avec un bémol quant à la représentation de la pile... car autant pour la chaine de vélo ça marche le coup du pédalier, autant faudrait améliorer pour la pile car ce n'est vraiment pas ainsi que ça fonctionne... dans mon schéma initial j'avais un truc qui marchait assez bien, mais que je n'ai jamais réussi à représenter ensuite...

Il faudrait un truc comme ça mais pour la chaine : dix ans plus tard, je vais ptet arriver à faire qqch...
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Re: Le courant électrique : Modélisations et analogies

Messagede Aranel53 » 23 Mar 2021, 10:47

Bon, je viens de faire ça à la va vite, mais je n'en suis pas bien satisfait... mais bon, est-ce utile comme manière de présenter les choses ? pas sûr.
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