Les courts-circuits de Gaston

Activité
Expérimentale
Les courts-circuits de Gaston
 Objectifs : Etudier les effets d’un court-circuit sur un circuit en série et en dérivation
Alerte : Gaston a décidé d’étudier les effets d’un court-circuit en reliant les deux bornes d’un dipôle par un fil !
Cela n’a pas l’air de rassurer son ami qui pense que c’est dangereux :
Mais non voyons, cela dépend du type de circuit !!!!
Et puis d’abord, que savez-vous des effets d’un court-circuit ?
Il y a tellement de
possibilités à envisager !!!
Mais mon pauvre Gaston, vous êtes inconscient !!!
Vous savez très bien que relier les deux bornes
d’un dipôle avec un fil c’est dangereux !!!!!!
Cela s’appelle un court-circuit !!!!!
Tu dois aider Gaston à prouver à son ami qu’il a raison. Pour cela tu dois :

Envisager toutes les possibilités de courts-circuits dans un circuit en série (2 lampes identiques
et un générateur) ; fais les schémas des différents circuits sur une feuille de brouillon.

Soumettre ce projet à ton professeur

Réaliser les expériences ; pour mettre en évidence les risques d’incendie, tu placeras dans le
circuit un peu de laine de fer entre deux fiches bananes ; si la laine de fer brûle, c’est que le courtcircuit que tu viens de réaliser est dangereux !!!

Note sur ton brouillon tes observations
Puis recommence avec un circuit en dérivation :

Envisager toutes les possibilités de courts-circuits dans un circuit en dérivation (2 lampes
identiques et un générateur) ; fais les schémas des différents circuits sur une feuille de brouillon.

Soumettre ce projet à ton professeur

Réaliser les expériences en utilisant ici aussi un peu de laine de fer.

Note sur ton brouillon tes observations
Au propre dans ton cahier, dessine les schémas des circuits électriques que tu as réalisés et note tes
observations :
- Comment brille la (ou les) lampe(s) court-circuitée(s) ?
- Comment brille l’autre lampe (éventuellement)
- Y-a-t’il un risque d’incendie ?
SITUATION PROBLEME (5ème) « LES DANGERS D’UN COURT-CIRCUIT »
CONSTAT :
Les élèves ne connaissent que très partiellement les dangers liés à l’électricité ainsi que la vrai définitio n d’un
court-circuit (mot connu dans le langage courant). Ils ignorent totalement la notion de court-circuit, de
surintensité et de destruction possible du matériel par surintensité.
De plus, une telle situation-problème demande à l’élève de faire preuve de méthode et de savoir résumer ses
différentes observations dans un tableau ; c’est une attitude que les sciences physiques cherchent à développer
tout au long du collège.
PREREQUIS :
C’est la dernière séance d’électricité de 5 ème. Cette séance permet de réinvestir de nombreuses notions telles
que :
Schématisation d’un circuit électrique, circuit en série et circuit en dérivation (schématisation, propriétés),
réalisation d’un circuit en série et en dérivation.
TAILLE DU GROUPE :
Groupes de deux élèves
DIFFICULTE PROF :
3/5 le prof doit être très disponible et toujours vérifier que les élèves progressent dans leurs recherches (éviter
que les élèves fassent deux fois la même expérience, canaliser les élèves lors de la combustion de la paille de
fer …)
DIFFICULTE ELEVE :
4/5 la principale difficulté réside dans l’organisation des recherches : les élèves doivent faire preuve de
méthode.
EVALUATION (l’évaluation porte sur …) :
L’évaluation porte sur le geste expérimental ainsi que sur la méthodologie de recherche (organisation des
élèves)
CONCEPTION :
« l’électricité, c’est dangereux, on peut s’électrocuter (mourir)»
« on peut aussi se brûler » (comment ?)
« un court-circuit, c’est quand on fait « tout péter » / « tout sauter » »
LE SUJET ELEVE :
DEROULEMENT DE LA SEANCE (1h30)
- découverte du problème à résoudre : (5’)
Lecture individuelle du sujet puis explications en classe : un élève explique le problème.
Reprise des consignes : qu’est-ce qu’un court-circuit ? Que veut-on étudier aujourd’hui ?
Au vidéo projecteur, je montre comment insérer la paille de fer dans le circuit et je la fais brûler (ne pas utiliser
de pinces crocodiles mais simplement poser les deux fiches bananes sur la paille de fer.)
Elaboration en commun du tableau dans lequel les élèves noteront leurs observations.
- recherche de solution : (15’)
Au brouillon et par groupe de deux, les élèves cherchent les montages possibles pour étudier les courts-circuits
dans un circuit en dérivation puis dans un circuit en série.
- manipulation : (20’)
Une fois les schémas validés par le professeur, les élèves vont chercher leur matériel et réalisent le montage.
Puis appellent le professeur pour vérifier que les conditions requises sont satisfaites.
Attention à l’affolement général lorsque la paille de fer prend feu pour la première fois. (Pour éviter cela, je leur
montre avant au tableau de la paille de fer qui brûle avec la caméra et le vidéo projecteur.)
- fin de séance : (10’)
Les élèves relèvent leurs résultats/observations sur leur cahier puis les groupes les plus en avance commencent
la recherche d’exercices portant sur le court-circuit.
Lorsque tous les groupes ont fini de recopier leur schéma, il est important de faire un bilan de la séance en
résumant les points suivants :
Quel était le problème initial ?
Comment a-t’on procédé pour résoudre le problème ?
Réalisation des expériences à la caméra+ vidéo projecteur et distribution de la fiche de correction. (cf. annexe)
LES EXPERIENCES PROPOSEES
1) Le circuit en série : (les élèves pensent immédiatement au circuit en série)
Court circuit seulement d’une lampe (L1 puis L2) puis du générateur. Souvent les élèves oublient de courtcircuiter le générateur.
2) Le circuit en dérivation
Même remarque : oubli du court-circuit du générateur.
LES DIFFICULTES RENCONTREES :
La quantité de paille de fer doit être suffisante pour ne pas brûler sans court-circuit (ou en courtcircuitant une lampe) mais pas trop grande pour brûler avec le court-circuit…quelques brins suffisent. A tester
juste avant la séance. En cas de problème, on peut imposer de préparer le circuit puis fermer le circuit au niveau
du court circuit.
Les élèves ont du mal à faire un travail méthodique et à s’organiser :
Certains veulent court-circuiter une lampes dans un circuit en série puis dans un circuit en dérivation puis
reviennent au circuit en série pour y court-circuiter l’autre lampe puis repartent sur un montage en dérivation
…..
Certains groupes se perdent dans leur travail et réalisent deux fois la même expérience ou oublient d’en réaliser
une.
Difficultés d’ordre pratique pour réaliser un court-circuit dans le circuit en dérivation :
Les élèves ne savent pas où brancher le fil. Ils ne savent plus quel dipôle est court-circuité.
REMARQUES LORS DE LA CORRECTION DES COMPTES RENDUS :
Tableau de synthèse des résultats :
Circuit en série
Schéma du circuit
Dipôle court-circuité :
Comment brille L1
Comment brille L2
risque d’incendie ?
Dipôle court-circuité :
Comment brille L1
Comment brille L2
risque d’incendie ?
Dipôle court-circuité :
Comment brille L1
Comment brille L2
risque d’incendie ?
Circuit en dérivation
Schéma du circuit