Définitions intensité / tension

[mathier]

bonsoir
Quelle définition donnez vous de l'intensité et surtout de la tension électrique aux élèves de 4ème ?
Merci

[Aranel53]

Bonne question !

Les définitions du programmes étant à mon sens stupides car reliées à rien (tension : ce qui est mesuré par un voltmètre ), j'ai essayé de voir ce qu'on pouvait dire de plus "concret" pour que les élèves se raccrochent à quelque chose mais c'est pas évident et ça oblige de dépasser du programme lui même.

Pour ma part, j'ai choisi de parler de "grains d'électricité" dès la 5e en définissant le courant électrique comme un déplacement de ces "grains". Voir à ce propos le post sur les modèles du courant électrique : Le courant électrique : Modélisations et analogies. Du coup, je continue en 4e en expliquant que l'intensité du courant est reliée au nombre de "grains" qui passent par seconde en un point du circuit. Ça se passe bien, les lois viennent bien de cette façon.

Pour la tension, c'est plus tendu (arf ! ). C'est beaucoup plus abstrait et c'est une notion que nous même ne maitrisons pas intégralement en profondeur (enfin, pour ma part). Je leur donne comme définition : " La tension est une différence d'état électrique présente entre deux points d'un circuit". Cette différence permet de faire circuler les "grains" si la boucle en fermée. J'ajoute comme moyen phonétique de mémorisation : "La tension c'est ce qui POUSSE (sous entendus les grains du circuit) , l'intensité c'est ce qui PASSE réellement dans les fils". Et plus ça pousse, plus ça passe, à circuit identique. Aussi je trouve qu'ils comprennent mieux qu'on puisse pousser sans faire passer de grains (interrupteur ouvert). Voir aussi la représentation graphique de la tension dont j'avais parlé ici : Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits.

Mais je suis aussi preneur d'idée qui marchent car aucune représentation ne convient à tous les élèves d'une classe...

[snoof]

pour ma part j'utilise la même définition de la tension (différence d'état électrique) en comparant leur état entre le matin et le soir ,s'il y a un changement d'état il y une tension.
Pour l'intensité en revanche, je définis ca comme une quantité d'électricité (imaginer de l'électricité ne leur pose aucun problème ainsi que d'imaginer une quantité).
En 3ème, je leur parle ensuite des électrons.

[Lionel]

En ce qui me concerne, je préfère ne pas donner de définition à la tension électrique.
Voici ce que je fais en quelques mots :
- Fin du cours de 5ème sur le sens du courant, j'amène les élèves à penser qu'on pourrais avec le matériel adéquat compter la quantité de grain d'électricité qui passe dans une ampoule.
- Début du cours 4ème, on reprend cette notion, et on l'approfondie. Cela permet de sortir l'ampèremètre et de leur faire comprendre son rôle et son branchement.
- Pour la tension, j'utilise les limites de l'ampèremètre. Je sort la photo d'un circuit imprimé et je leur demande comment trouver une panne dans le circuit. Les élèves trouvent assez facilement (I= 0 A si pb). Mais bon comment brancher un ampèremètre dans un circuit imprimé ? Ce qui est impossible. Alors comment fais un électronicien, comment réparer ce genre de circuit ? Qu'est ce qui est accessible ? En conséquence, on finit par être d'accord sur le fait que l'ampèremètre ne sert à rien et qu'il doit y avoir un appareil permettant de trouver une panne dans un circuit. On construit donc un cahier des charges de l'appareil nécessaire, pour arriver finalement à soulever les propriétés du voltmètre (tension en co et cf, tension nulle si pas de courant, etc...)
De cette façon je n'introduis pas la grandeur par son coté physique, mais plutôt par son utilité technique.

[Lionel]

Juste pour rajouter l'activité ....

[Aranel53]

Je pense que la notion de tension est suffisamment importante pour qu'on en donne rapidement une définition correcte aux élèves. S'il y aurait une seule chose à retenir de toute l'électricité de collège c'est à mon avis que "la tension est à l'origine du courant électrique". Les "grains" ne se déplacent que s'ils sont "poussés" par le générateur, à cause de la tension (de la différence de quelque chose qu'on appelle "état électrique") entre ses deux bornes. C'est assez simple pour être compris par la plupart et ça casse l'idée initiale du générateur qui "fabrique du courant à partir de rien".

J'avoue ne pas bien voir comment tu mènes ton activité avec le circuit imprimé. C'est intéressant de voir que l'ampèremètre nécessite une ouverture du circuit, ce qui n'est pas possible ici mais je ne vois pas comment les élèves peuvent "créer" la notion de tension sans leur en parler avant. Donc autant en parler clairement avant.

Lionel:
On construit donc un cahier des charges de l'appareil nécessaire, pour arriver finalement à soulever les propriétés du voltmètre (tension en co et cf, tension nulle si pas de courant, etc...)

Tu peux développer cette partie là ? Je suis intéressé par le cheminement mais je ne vois pas à quoi correspondent "co" et "cf" ? ah si, circuit ouvert et fermé ?

Par ailleurs, je crains qu'associer tension et intensité comme ça (quand on peut pas mettre d'ampèremètre on peut mettre un voltmètre c'est pareil) risque d'ajouter à la confusion qu'ils ont à la base entre ces deux grandeurs... Quel retour as-tu sur ça ?

Snoof:
Pour l'intensité en revanche, je définis ca comme une quantité d'électricité (imaginer de l'électricité ne leur pose aucun problème ainsi que d'imaginer une quantité).

J'essaie de supprimer définitivement le mot "électricité" du vocabulaire des élèves. Ils n'ont le droit de dire le mot électricité qu'en parlant du titre de la partie du cours de physique. C'est pourquoi on voit le plus vite possible qu'il y a deux choses différentes dans le phénomène électricité. (D'ailleurs j'avais une affiche dans la salle qui m'aidait bien, avec écrit en gros, les5 grandeurs électriques... de laquelle on parle ?). Pour moi, "quantité d'électricité" n'est pas assez précis scientifiquement.

Par ailleurs, il vaut mieux se méfier par principe de ce que les élèves "imaginent". Comme on n'est pas dedans, on n'a aucune prise sur l'analogie qu'il font et donc aucune information sur comment elle est utilisée.

[man]

Je leur dis que la tension c'est la mesure de la capacité d'un générateur à pousser le courant, ce qui me permet de répondre à la question que pose les élèves et pourquoi U ?
U viendrait du latin urgeo qui signifie pousser/presser...
L'analogie du skieur et de la pente n'est pas mal aussi.

[Aranel53]

La question de pourquoi U revient souvent et je donnais comme réponse ce que j'avais appris à l'époque : la lettre T étant déjà prise pour le temps ou la température on avait pris (comme souvent) la lettre d'après dans l'alphabet. De même que I est réservé à l'intensité donc on appelle usuellement les interrupteurs "K" (car i, j ,k et i et j déjà pris).

Le coup de urgeo en latin m'interpelle, je soupçonne un flagrant délit de rétro-étymologie (je ne trouve rien à part la page wikipédia ou des articles dont c'est la source) mais pourquoi pas le dire aux élèves car pédagogiquement, ça permet de rajouter une petite couche sur le fait que la tension POUSSE alors que l'intensité PASSE...

[freche]

J'ai toujours entendu dire que c'était le U de Unterschied (qui signifie différence en allemand) comme différence de potentiel (mais je ne sais pas si c'est utilisé en allemand...) en tout cas en anglais c'est V pour Voltage

[Lionel]

Lionel:
On construit donc un cahier des charges de l'appareil nécessaire, pour arriver finalement à soulever les propriétés du voltmètre (tension en co et cf, tension nulle si pas de courant, etc...)

Tu peux développer cette partie là ? Je suis intéressé par le cheminement mais je ne vois pas à quoi correspondent "co" et "cf" ? ah si, circuit ouvert et fermé ?

Par ailleurs, je crains qu'associer tension et intensité comme ça (quand on peut pas mettre d'ampèremètre on peut mettre un voltmètre c'est pareil) risque d'ajouter à la confusion qu'ils ont à la base entre ces deux grandeurs... Quel retour as-tu sur ça ?

Co et cf signifie bien pour moi circuit ouvert et fermé.

Pour ce qui est du retour par les élèves, ils trouvent leurs compte. Pour eux le voltmètre et l'ampèremètre sont des appareils technique, ils servent à faire des mesures et non pas d'autre intérêt. Et pour ce qui est de la confusion entre les appareils elle n'est pas significative, dans un cas (l'ampèremètre) on doit couper une partie du circuit pour le brancher et dans le cas du voltmètre on laisse le circuit dans l'état. De plus pour éviter toute confusion en 4ème je sépare bien les 2 grandeurs. Enfin lors du chapitre sur les conducteurs ohmiques, ils comprennent sans trop de difficultés le lien entre les 2 grandeurs.