Circuits électriques. Conducteurs et isolants. I) Allumer une ampoule

Circuits électriques.
Conducteurs et isolants.
I) Allumer une ampoule à distance d’une pile plate :
Schématisation du circuit :
ou

+
II) Commander le circuit : interrupteur (ou bouton-poussoir)
Schématisation du circuit avec interrupteur :
Si le rectangle représentait une pièce,
l’interrupteur serait la porte.
La porte est ouverte : on dit que le circuit est
ouvert.
Le courant ne circule pas et la lampe est
éteinte.
La porte est fermée : on dit que le circuit est
fermé.
La lampe est allumée.
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III) Conducteurs et isolants :
bois
métal
L’objet en métal permet le passage du courant : c’est un conducteur.
L’objet en bois ne permet pas le passage du courant : c’est un isolant.
Les élèves testent ensuite différentes matières et notent leurs résultats.
Il arrive souvent avec de petits objets que les deux fils touchant un petit objet à tester (bille en verre par
ex) soient eux-même en contact, ce qui peut fausser bien sûr la conclusion.
Exemple de tableau à compléter :
Matière testée
acier
papier
cuivre
laiton
mine de crayon
air
Conducteur
Isolant
Matière testée
aluminium
plastique
verre
Conducteur
Isolant
Il arrive fréquemment qu’un élève affirme : « seuls les métaux sont conducteurs », d’où l’importance
de tester la mine de crayon. (Remarque pratique : il est possible qu’il faille poncer légèrement la mine
pour supprimer une mince couche de vernis isolante présente pour éviter de se noircir les doigts. On
trouve également ce vernis isolant invisible sur un fil de cuivre récupéré sur un moteur électrique : les
élèves sont alors très étonnés que ce fil ne soit pas conducteur ! On peut l’éliminer aussi en brûlant avec
un briquet par exemple).
Il est aussi tentant de tester le corps humain ou de tester l’eau : ces éléments ne permettent évidemment
pas d’allumer l’ampoule et montrer qu’ils sont conducteurs nécessite un matériel adapté. On peut tout
de même l’évoquer , ce qui permet de dire qu’il existe de bons, de moyens et de mauvais conducteurs.
Retour sur le circuit électrique : un circuit électrique est composé de conducteurs. Un seul élément
isolant empêche la circulation du courant.
Pour info : l’argent est meilleur conducteur que le cuivre, le cuivre meilleur conducteur que
l’aluminium, l’aluminium meilleur conducteur que le zinc, le zinc meilleur conducteur que le fer, le fer
meilleur conducteur que le plomb, ….
Application intéressante : provoquer des pannes sur un vélo avec dynamo et chercher la panne (une
partie du circuit est constitué par la partie métallique du vélo : la masse)
IV) Allumer deux ampoules :
Faire construire un circuit simple : une pile, une lampe sur douille, un interrupteur et les fils de liaison.
Deux consignes ensuite (la seconde n’étant donnée qu’après que les élèves aient réussi le premier
montage) :
- sans rien démonter dans le circuit réalisé, brancher la deuxième lampe.
- en ouvrant le premier circuit réalisé, brancher la deuxième lampe.
On peut demander aux élèves de dessiner le chemin emprunté par le courant (en rouge sur les schémas)
Circuit en dérivation (ou en parallèle) :
En rouge : le courant parcourt deux boucles.
Circuit en série :
En rouge : le courant parcourt une boucle.
Comparer l’éclat des lampes des deux montages.
Dévisser une lampe pour qu’elle s’éteigne dans chacun des deux circuits.
En déduire les avantages du circuit en dérivation.
Dans la classe, si une lampe est grillée, les autres restent-elles allumées ?…….
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V) Activités annexes :
Défi pour les plus rapides : allumer deux ampoules avec une pile mais sans fil !
Ex :
Remarques : deux reprises d’activités préalables sont possibles :
-
retour sur le schéma d’une ampoule
Ajout en orange des
conducteurs non visibles
-
isolation de la tige en carbone dans la pile :
Pour travailler un peu plus sur la notion de circuit, on peut raisonner sur un va-et-vient qu’on aura pu
réaliser en classe On peut demander aux enfants de colorier le chemin emprunté par le courant quand la
pile s’allume :
Interrupteur va-et-vient moins
coûteux et pédagogique
Les 4 combinaisons possibles :