Fonctionnement d’un coupe circuit – 3ème – Physique – Chimie – Collège

Fonctionnement d’un coupe circuit – 3ème – Physique – Chimie – Collège

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 ?

Connaissances

Capacités

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.

 

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 déclnché. 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.

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 mesuresen 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 …

 

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.

 

  • §  Étude de document ou recherche sur les valeurs des coupe-circuits dans les différents circuits domestiques.
  • §  Lors de l’étude de la relation P = U.I : calcul de l’intensité du courant qui circule dans une cafetière, un grille-pain…
 
Quelles compétences évaluer ? Quels élèves ?

Quand ? Comment ?
 

 

 

Accès à la ressource

Tables des matières L'électricité - Physique - Chimie : 3ème