Fonctionnement d’un coupe circuit : Secondaire 3 – Physique – Chimie : Secondaire 3
Description d’une démarche d’investigation, dans la situation déclenchante on a deux appareils branchés sur une même prise qui font déclencher le disjoncteur ;
Démarche d’investigation
| Partie du programme. |
B – Énergie électrique et circuits électriques en « alternatif »B2. Puissance et énergie électriques |
| Pré requis. | 4e :
– Mesures de tensions et d’intensités, – Les lois du courant continu. 3e : – La fréquence d’une tension périodique, unité. – Identifier à des valeurs efficaces les valeurs des tensions alternatives indiquées sur les alimentations ou sur les appareils usuels. – La puissance électrique : puissance nominale, unité. |
| Connaissances et capacités disciplinaires visées. | LA PUISSANCE ÉLECTRIQUE
Que signifie la valeur exprimée en watt (W) qui est indiquée sur chaque appareil électrique ? |
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Connaissances |
Capacités |
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| L’intensité du courant électrique qui parcourt un fil conducteur ne doit pas dépasser une valeur déterminée par un critère de sécurité. |
Exposer le rôle d’un coupe-circuit. |
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| Situation déclenchante (photographie, texte, image, vidéo, question, expérience devant élèves). | |
| Ce matin, Amélie a voulu mettre en route sa bouilloire pour faire chauffer de l’eau et griller des tartines avec un grille-pain, en les branchant sur une multiprise. C’est alors que le disjoncteur protégeant le circuit s’est déclenché. Comment déterminer ce qui s’est passé en tenant compte des éléments suivants : | |
| Appropriation. | · Discussion sur les éléments figurants sur les étiquettes :
· Questions émergentes des élèves : – Quels éléments composent le tableau électrique ? – Comment sont branchés les disjoncteurs ? – Que signifient les différentes indications portées sur les appareils ? – Quel est le rôle du disjoncteur ? Quelle indication est donnée sur le disjoncteur utilisé dans la boîte électrique de la maison ? · Problématique à dégager : Comment fonctionne le coupe-circuit ? Comment est-il « choisi » ? |
Démarche d’investigation. |
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| Formulation
des hypothèses. |
Chaque binôme rédige ses hypothèses pour répondre à la question posée.
Il leur est précisé qu’on ne peut pas faire d’expérience avec des tensions supérieures à 12 V ! Selon le matériel dont dispose l’enseignant, on fera travailler les élèves sur des mesures en alternatif ou en continu. |
| Échange argumenté. | Mise en commun des différentes propositions.
Difficultés émergentes : – Les appareils branchés sur une multiprise sont-ils associés en série ou en dérivation ? – Impossibilité de mesurer une puissance électrique avec les multimètres de collège. – Quelle(s) grandeur(s) mesurer pour expliquer le fonctionnement du coupe-circuit ? Þ certains proposeront de mesurer U, d’autres I : c’est une occasion de revenir lors de la conclusion sur l’égalité de la tension et l’additivité des intensités (cas de la dérivation). – Mise en circuit progressive de plusieurs appareils. Þ Retour sur les circuits vus en 4e, alimentation de plusieurs dipôles à partir d’un générateur. |
| Élaboration d’un protocole expérimental.
Choix du matériel. |
Réalisation des activités expérimentales par binômes.
matériel à prévoir : générateur 12V, porte fusible, coupe circuit, résistances , lampes ,moteurs, fils de connexion, multimètres, paille de fer, fils métalliques fins …
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| Institutionnalisation / structuration des connaissances. | – L’intensité du courant électrique qui parcourt un fil conducteur ne doit pas dépasser une valeur déterminée par un critère de sécurité.
– Le coupe-circuit protège les appareils et les installations contre les surintensités. |
Réinvestissement.
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Quelles compétences évaluer ? Quels élèves ?
Quand ? Comment ? |
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