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.