Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Documents relatifs à la seconde partie du programme

Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede Aranel53 » 19 Juin 2010, 07:10

Bonjour,

Cette année, après un passage par le lycée l'année dernière, j'ai retrouvé des classes de quatrième, en particulier pour les cours d'électricité.

A la relecture, les lois de la tension et de l'intensité telles qu'inscrites dans les programmes et proposées usuellement ne permettent pas à mon avis une bonne compréhension :

" L'intensité du courant est la même en tout point d'un circuit en série." et "Loi d'additivité de l'intensité dans un circuit
comportant une dérivation
."

Les élèves risquent de penser qu'il y a deux lois différentes suivant les circuits, ce qui n'est pas le cas. La formulation "une dérivation" est dangereuse à mon avis car elle ne permet pas de généraliser. On peut remplacer ces deux lois par la loi suivante facilement comprise par les élèves : " En tout point d'un circuit, ce qui rentre sort !". (Personnellement j'utilise le vocable "déplacement de grains d'électricité" depuis la cinquième pour définir le courant électrique). Ainsi, l'unicité de l'intensité est logique car tout ce qui sort de la pile, rentre dans la pile et c'est valable pour tous les dipôles... On évite de spécifier "circuits en série" qui n'apporte rien et fait perdre en généralité. Et à un nœud de connexion, ce qui rentre sort donc l'intensité qui arrive est égale à l'intensité qui repart.


"La tension est la même aux bornes de deux dipôles en dérivation." et "Loi d’additivité des tensions dans un circuit
série.
"

Pareil, les élèves pensent que la tension ne se comporte pas pareil dans les deux types de circuit... Alors qu'il n'y a qu'une loi à donner (on va pas l'appeler loi des mailles mais on pourrait l'appeler "loi des boucles") : Dans une boucle donnée, la tension entre les bornes du générateur est égale à la somme des tensions entre les bornes des dipôles de la boucle. Et zou ! c'est valable tout le temps. Pour un circuit avec deux lampes en une seule boucle, on suit la boucle et on écrit UG= UL1 + UL2. Et on voit bien que par exemple dans un circuit de deux lampes en dérivation avec la pile, UG=UL1 mais que UG=UL2. La conséquence est que UL1=UL2. Pas d'autre loi à apprendre. Si, il faut avoir dit que la tension entre les bornes d'un fil est considérée comme nulle...mais ça, ça change pas...

Je réinvente l'eau tiède ou c'est intéressant ? Qu'en pensez vous ?


Il a fallu que je fasse les cours d'électricité en première S pour me rendre compte déjà à quel point c'est inutile d'insister trop en collège là dessus vu le nombre d'élève qui s'en resserviront vraiment. (La mémorisation de tout ça est quand même vraiment inutile, l'intérêt est à mon avis la modélisation et l'utilisation du modèle pour prédire une valeur en sciences...c'est tout) Je me suis rendu compte aussi à quel point tout était mélangé.

Il faut d'ailleurs arrêter complètement d'utiliser les expressions "circuits en série" et "circuits en dérivation", il faudrait parler de "dipôles en série ou en dérivation" et baser les exemples sur des circuits mixtes car comme je dis aux élèves, la plupart des circuits qui existent ne sont ni en série ni en dérivation !
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede raphy38 » 19 Juin 2010, 16:53

Je note ceci pour mes élèves de 4ème que j'aurais l'année prochaine. Cela permettra d'aller plus vite sur le chapitre ........
Merci 8-)
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede freche » 20 Juin 2010, 21:00

J'ai utilisé tes notions pour refaire des chapitres, mais je n'ai pas tout fait sous forme de fiche. Voici ce que j'ai obtenu pour la tension (sous forme de TP noté), sachant qu'auparavant on aura vu comment utiliser le multimètre en voltmètre, et qu'on aura fait la mesure de la tension aux bornes d'un dipôle isolé et dans un circuit électrique pour voir la tension au bornes d'un fil, aux bornes d'un générateur, d'une lampe, d'un interrupteur selon que le circuit est ouvert ou fermé.
La fiche est faite à deux et la note est la même pour les deux membres du binôme. Je photocopie un exemplaire pour la fois suivante pour que chacun ait une fiche.
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede Aranel53 » 23 Juil 2010, 16:12

La présentation de la fiche est bien, mais je pense que le même travail peut être fait sans les guider autant.

On peut leur demander comment évolue la tension dans un circuit, quand il y a un seul dipôle, puis plusieurs, en laissant chercher les mesures à faire. Par groupes ça se fait bien. Et lors de la comparaison des résultats, on réfléchit à ce qui se passe et comment se répartit la tension. Je pense qu'il faut leur faire mesurer la tension entre les bornes des fils dans ce type de travail afin qu'ils voient que la somme est rigoureusement exacte à la tension du générateur. (Avec les appareils que j'ai eu cette année, ça marchait bien.)
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede Totoro » 13 Sep 2010, 20:12

Merci pour tes remarques, elles sont très intéressantes :)

à propos de la modélisation, justement, je me demandais comment expliquer "avec les mains" ce qu'est une tension (j'ai su faire mais là je bugge :mrgreen: :cry: )
pour l'intensité, je vois bien, je leur donne l'image d'un train qui tourne et c'est la vitesse des wagons (les wagons sont tous attachés et forment une boucle)
mais pour la tension ??

je ne retrouve plus le post qui évoquait l'image de la chaine de vélo, je ne sais pas si il y a une réponse dedans ...
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede Aranel53 » 14 Sep 2010, 08:51

Pour la modélisation, de ce qu'est une tension, il faut en donner plusieurs et utiliser celle qui marche le mieux au moment où t'en a besoin.

Pour ma part, je répète souvent aux élèves : "La tension c'est ce qui pousse, le courant c'est ce qui passe !". Ça permet de bien faire comprendre à mon sens que c'est pas parce que ça pousse que ça passe (interrupteur ouvert).

Ensuite, quand on a vu les lois, je fais un schéma de type "altitude" pour représenter la répartition de la tension dans le circuit. (je le poste des que je l'ai fait.)

Sinon, pour la chaine de vélo, le sujet est en 5e : Le courant électrique : Modélisations et analogies
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede Aranel53 » 14 Sep 2010, 10:36

Bon, je viens de faire quelques exemples de mon explication des lois par schéma de type "altitude". ( Pour ceux que ça intéresse, c'est fait avec Inkscape et j'ai mis environ trois quarts d'heure, avec un bébé sur les genoux).

Ça sert beaucoup, mais à seulement un tiers des élèves environ, qui sont "suffisamment éveillés" mais qui ont du mal à comprendre le sens physique et mathématique des lois. Là on les retrouve facilement mais visuellement sur le graphique. En interro, j'ai des élèves qui refont des schémas avec les couleurs pour réécrire leurs lois.

Dites moi ce que vous en pensez, est-ce que vous utilisez l'analogie "altitude" graphiquement comme ça ?
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede freche » 15 Sep 2010, 13:02

Alors, c'est pas mal, à tester, mais il y a quelque chose qui me gène, c'est le sens, j'aurais choisi de mettre le circuit dans l'autre sens, pour que ce qui est en bleu et en bas sur la représentation avec les flèches soit aussi en bleu et en bas avec la schématisation, non ?
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede raphy38 » 15 Sep 2010, 17:12

J'ai eu la même réflexion quand j'ai ouvert le post ... En mettant les circuits de côté, les élèves feraient peut plus de rapprochement, non ?
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Re: Lois sur la tension et l'intensité dans les circuits ?

Messagede Aranel53 » 15 Sep 2010, 17:22

C'est vrai, mais là j'ai fait comme ça... D'habitude je le fais au tableau "en live" sur un exemple simple.

Je vais le mettre dans l'autre sens.

Je rappelle que j'ai posté ça pour vous, pour parler du fond, ce n'est pas un document à destination des élèves. Je vais peut être en faire un, d'ailleurs, tiens...
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