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Publié le 2 sept. 2016 Modifié le : 24 mars 2017

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Le  vendredi 2 septembre 2016

Séance 1 : L’énergie électrique

Séance 1 : L’énergie électrique - PERTUIS - Marsily

  • Séance 1 : L’énergie électrique

     

    Première séance d’accompagnement : l’enseignant qui avait annoncé le projet ASTEP à ses élèves, laisse le chercheur se présenter.

     

    Alexandre, chercheur au CEA de Cadarache explique rapidement en quoi consiste son travail et répond aux questions des élèves.

     

    Le maître explique aux élèves qu’ils vont devoir tester des expériences permettant de voir l’électricité statique. Pour cela, il distribue à chaque groupe de 4 à 5 élèves, 4 fiches sur les expériences à réaliser.

     

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    Les élèves doivent dans un premier temps, lire les fiches et choisir deux montages à réaliser par groupe.

     

    Une fois les montages choisis, ils doivent demander le matériel nécessaire à la réalisation de l’expérience.

     

    L’enseignant et le chercheur distribuent le matériel à la demande.

     

    Lors de la construction des expériences, le chercheur aide les groupes dans le montage des dispositifs.

     

    L’enseignant distribue des gabarits pour faciliter les découpes.

     

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    Lors de l’expérimentation, le chercheur passe dans chaque groupe pour analyser les réactions électrostatiques avec les élèves :

     

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    « Pourquoi les pailles se repoussent ? Vous connaissez des choses qui se repoussent ? »

    « - Oui, les aimants ! Des fois ils se repoussent, d’autres fois ils se collent ! »

    « A quel moment ils se repoussent ? »

    « - Quand le nord est avec le Nord ! » « - Quand on a 2 « + » ou 2 « - » ! »

    « Et quand on a un « + » et un « - », que se passe-t-il ? »

    « - Les aimants se collent ! Ils s’attirent ! »

     

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    Le chercheur après avoir fait le tour des groupes, reprend au tableau les explications sous forme d’un schéma.

     

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    « Lorsque les pailles ou les ballons se repoussent, l’expérience correspond à quelle situation du schéma au tableau ? »

    « - la situation 2 ou 3, lorsque les pôles sont les mêmes ! »

    « - Mais alors dans nos expériences, quand on frotte ça transforme peut être la tige de verre, les pailles et les ballons en aimants ? »

    « Est ce qu’un aimant attire le papier comme dans votre expérience ? »

     

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    « - Non ! »

    « Alors vous n’avez pas transformer les objets en aimants ! ».

     

    Un élève a poussé l’expérience en essayant d’attirer à l’aide de la tige de verre de nombreuses matières qui l’entouraient et fait part de ses remarques à la classe.

     

    Dans un second temps le chercheur à l’aide du site :

    http://ww2.ac-poitiers.fr/math_sp/IMG/swf/constitutionDeLaMatiere.swf

     

    présente aux élèves le modèle de l’atome après avoir effectué un zoom du macroscopique (la peau de la main) à l’atome.

     

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    Il explique simplement que l’atome, la plus petite entité, est constitué d’un noyau (constitué de protons chargés « + » et de neutrons) et d’électrons chargés « - » en rotation autour du noyau . Il y a autant d’électrons « - » que de protons « + » dans un atome. L’atome est donc neutre.

     

    « En frottant la chaussette aux objets, vous avez arraché les éléments négatifs des atomes des objets. Les électrons sont allés soit de la chaussette aux pailles, soit des pailles à la chaussette ! Ainsi les pailles ont toujours la même charge, soit « + » soit « - » ! » et se repoussent ! »

     

    « - Électron ça ressemble à électricité ! Ça vient de là ? ».

    « Que se passe-t-il alors entre le ballon, la chaussette ? »

     

    Le chercheur présente une seconde animation sur le site :

    http://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_en.html

     

    Les élèves expérimentent virtuellement le frottement du ballon sur le pull et observent la modification des charges. Le chercheur explique et répond aux questions des élèves.

     

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    Le chercheur demande aux élèves : « que va t’il se passer si on approche le ballon près du mur ? »

     

    Certains élèves pensent que le ballon va tomber, d’autres qu’il va rester accroché au mur, un petit nombre ne se prononce pas.

     

    Le maître propose de réaliser l’expérience, il frotte un ballon contre une chaussette en laine et approche le ballon contre le mur...

     

    Le ballon reste collé au mur pendant plusieurs minutes.

     

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    Le chercheur demande aux élèves d’observer le phénomène sur l’animation … Que se passe-t-il ?

    « - les électrons du mur sont repoussés par le ballon chargé « - » ! »

     

    Le mur laisse apparaître une charge « + » compatible avec la charge « - » du ballon, ils s’attirent.

     

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    « Que se passerait-il si on approchait le pull du mur ? Attention les charges « + » ne bougent pas !

    Trois propositions :

    * A – le pull reste collé.

    * B – il ne se passe rien.

    * C – Il se passe quelque chose mais le pull tombe.

     

    Les élèves proposent et justifient leur choix. Le chercheur leur explique que le pull est beaucoup trop lourd pour que l’électricité statique le colle au mur. Il explique tout de même la migration des électrons du mur formant une charge « - » qui permet de se coller à la charge « + » du pull.

     

    Le maître propose aux élèves de réfléchir et d’interpréter l’expérience de Thalès lorsque celui-ci a frotté un morceau d’ambre (électrum en grec) sur de la laine puis l’a approché de grains de paille.

     

    Le maître reproduit l’expérience devant les élèves.

     

    Les élèves réinvestissent à l’oral ce qu’ils viennent de voir dans l’animation.

     

    Enfin le chercheur aide les élèves à comprendre le phénomène de l’électroscope. La baguette frottée se charge négativement, lorsqu’elle est approchée du sommet de l’électroscope, les électrons migrent vers la base de l’électroscope… sans distinction entre le corps de l’électroscope et la languette qui deviennent chargés négativement. Étant tous deux de charge identique « - », ils se repoussent, la languette se soulève du corps de l’électroscope.

     

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