L'électricité

Présentation du projet aux élèves : créer un jeu d'habilité appelé "La main électrique". Montrer rapidement le fonctionnement du jeu.

Afin de le créer vous-même, il va falloir comprendre comment fonctionne un circuit électrique.

Faire remarquer les principaux éléments du jeu : l'ampoule et la pile. Question : Comment allumer une ampoule avec une pile ?

→ Dans le cahier de sciences, écriture du titre de la séquence et de la séance.

Phase de recherche individuelle sur feuille : Vous allez répondre à la question du titre en faisant un schéma et en essayant de le légender.

Mise en commun : le PE sélectionne quelques schémas que les élèves vont commenter. Dégager la nécessité d'utiliser un vocabulaire commun, pour mieux se comprendre.

→ Introduire le vocabulaire spécifique :

Pile : borne +, borne - (ou lames)

Lampe : ampoule de verre, culot, plot, filament.

Mise en commun des résultats obtenus par les différents binômes, ceux ayant réussi essaient d'expliquer ce qu'ils ont fait.

Réalisation collective au tableau du schéma de l'expérience :

• Titre : Allumer une lampe avec une pile
• Légende : lampe, culot, plot, borne +/borne -, pile

Trace écrite :

Pour qu'une ampoule s'allume, il faut qu'une lame/borne de la pile touche le culot et l'autre le plot.

Les élèves reproduisent le schéma de l'expérience, complètent le schéma de la lampe et copient la trace écrite.

A l'issue de cette première séance, les élèves retiennent que l'on doit mettre en contact une des lames avec le plot et l'autre lame avec le culot.

Rappel de la séance précédente : Faire verbaliser ce qui a été fait précédemment (Nous avons appris qu'il était possible d'allumer une lampe grâce à une pile...)

Présentation de l'objectif : chercher un moyen d'allumer la lampe avec la contrainte suivante = la lampe doit être éloignée de la pile ! (Faire le lien avec le jeu de "la main électrique" où la pile n'est même pas visible).

Ecriture dans le cahier de sciences du titre de la séance.

Recherche par groupe : laisser les élèves échanger entre eux, et leur demander de quoi ils vont avoir besoin. Lorsque des fils sont demandés, les disposer au fond de la classe et les présenter rapidement. Les élèves pourront venir se servir seuls.

Distribution du matériel (pile et ampoule). Un.e élève est désigné.e secrétaire et rempli une fiche d'expérience (FC p. 3):

• Question posée : Comment allumer une ampoule loin de la pile ?
•  Hypothèses du groupe : La pile doit être reliée à l'ampoule avec des fils.
• Décrire l'expérience à l'écrit : Nous mettons en contact la pile et l'ampoule avec des fils électriques dénudés.
• Schéma de l'expérience : dessiner le montage
• Ecrire les observations et conclusions : il faut que les éléments soient reliés entre eux de façon à former une boucle.

Chaque groupe choisi le type de fil qu'il souhaite.

Séparer les 2 tableaux en 8 parties (car 8 groupes). Un élève de chaque groupe viendra dessiner le schéma réalisé en précisant le type de fil testé.

On réalise collectivement le schéma qui servira de trace écrite (pour les expériences suivantes, on utilisera des douilles pour faciliter les manipulations). La trace écrite sur le circuit électrique est également réalisé en collectif (FC. p 5).

Les élèves réalisent le schéma de l'expérience qui a fonctionné et notent ce qu'il faut retenir de la notion de circuit électrique (trace écrite).

Trace écrite :

Le circuit électrique :

La pile et la lampe sont reliés par des fils électriques et forment une boucle, c'est un circuit électrique.

• Le circuit est fermé, le courant passe : la lampe brille.
• Le circuit est ouvert, le courant ne passe pas : la lampe ne brille pas.

Rappel de la séance précédente : nécessité de former, avec les composants, une boucle que l'on appelle "circuit fermé" dans lequel peut passer le courant. A l'opposé de "circuit ouvert" dans lequel le courant ne passe pas.

"Pour fermer un circuit et que l'ampoule s'allume, nous avons vu que c'était possible avec des fils électriques, mais pas avec de la ficelle ou des scoubidous. Du coup, est-ce qu'il n'y a que les fils électriques qui laissent passer le courant ?"

Ecriture du titre de la séance dans le cahier de sciences (FC. p 6).

Echange oral (évaluation diagnostique) : le PE montre quelques objets aux élèves en leur demandant, si d'après eux, ils laissent ou non passer le courant. Noter au tableau les justifications proposées par les élèves (liées à la fonction, au nom d'usage, à la matière...).

Mise en commun : les rapporteurs de chaque groupe viennent présenter un objet et remplissent une ligne du tableau (FC p.7 : objet, matière, conducteur ou isolant).

Synthèse : procéder à l'énumération des objets conducteurs (les objets en métal : papier aluminium, fil de fer, trombones...), puis des objets isolants (les objets en plastique, en verre, en papier/carton...).

"Peut-on dire que tous les fils ou cuillères laissent passer le courant ? Non, le fait que le courant passe ou non n'est pas en rapport avec la forme de l'objet, mais avec la matière dont ils se composent !"

Problème posé aux élèves : Comment allumer plusieurs lampes avec une seule pile ? (FC p. 9)

Ecriture dans le cahier de sciences du titre de la séance.

Phase de recherche individuelle sur le cahier ("mon schéma") : chaque élève cherche sous forme de schéma la solution au problème.

Les élèves se mettent ensuite par groupe de 3, et comparent leur schéma, discutent.

Mise en commun des recherches : Les groupes d'élèves qui ont réussi expliquent ce qu'ils ont fait et présentent leur schéma.

(FC p.9) Les schémas sont reproduits au tableau : circuit en série/circuit dérivé.

Création en collectif de la trace écrite (FC p.10).

Copie des schémas et de la trace écrite.

Trace écrite possible :

Un circuit en série est un circuit qui ne comporte qu'une seule boucle : les ampoules sont directement reliées entre elles. Elles brillent moins fort que si elles étaient seules. Si une ampoule tombe en panne, les autres éléments du circuit s'arrêtent de fonctionner : le circuit est ouvert.

Un circuit en dérivation est un circuit qui comporte plusieurs boucles : les ampoules sont indépendantes et brillent autant que si elles étaient seules. Si une ampoule tombe en panne, les autres éléments continuent de fonctionner.

Ecriture dans le cahier de sciences du titre de la séance.

Le PE fait fonctionner le jeu de la main électrique, le montage étant caché. Les élèves vont devoir retrouver le montage permettant le fonctionnement suivant : l'anneau doit parcourir le chemin, du point de départ au point d'arrivée, sans toucher le fil métallique (conducteur), sinon la lampe s'allume !

Distribution du doc. 4 et recherche par groupe : c'est sur ce document que les élèves vont dessiner le montage qu'il pense être le bon.

L'enseignant circule, relance, interroge, aiguille... Les élèves peuvent se servir du jeu déjà fait pour observer ce qui est visible (l'embout est accroché quelque part...).

Si des groupes trouvent rapidement, ils peuvent commencer à préparer le matériel (trouer la boîte, tordre le fil, préparer l'embout...). 

• La boîte : faire 3 trous (2 petits pour le fil de fer, et un plus gros pour pouvoir passer l'ampoule.
• Le fil : tordre le fil de fer et le fixer à la boîte (l'arrivée est simplement enrouler, la partie départ est raccordée à l'ampoule à l'aide d'un fil électrique. Le tout peut être maintenu avec du scotch pour plus de solidité.
• L'embout : créer un cercle de fil de fer avec tige (pour pouvoir le tenir). Isoler la partie en contact avec la main (avec un scotch épais).
• L'ampoule est reliée à la pile et à l'embout avec deux fils électriques (avec pinces crocos, ou du fil dénudé scotché).

Faire rappeler les termes d'isolant (scotch épais) et de conducteur (fil de fer).

Depuis le début de la séquence, nous manipulons des circuits électriques, mais en réalité, nous en manipulons tous les jours sans s'en rendre compte et lorsque l'on ne fait pas attention, cela peut être dangereux.

Dans le cahier de sciences, noter au crayon à papier les risques et dangers qu'ils connaissent (conceptions initiales).

A partir de l'image projetée (doc. 5 ou FC p. 12), relever au crayon à papier les différents dangers liés à l'électricité présents dans chacune des pièces de la maison :

• "je vois... et il peut arriver...",
• "je vois... et il ne faut pas... car...",
• "je vois... et c'est dangereux car..."

(Si le mémo a été imprimé en recto-verso, avec le titre donnant sur la case avec la femme se séchant les cheveux, ignorer le 1.)

1. Coller les deux feuilles l'une derrière l'autre (la case du titre donne sur la case de la dame au sèche cheveux), il faut bien mettre de la colle sur toute la feuille. 

2. Découper les 3 bandes et les parties à couper.

3. Coller les parties grisés avec les faces correspondantes (bien vérifier la suite des nombres).

4. Marquer les plis des lignes continues en alternant le sens, cela doit ressembler à un accordéon.