Séance 2 : L’énergie électrique

Le maître demande aux élèves d’expliquer ce qu’ils ont écrit sur les expériences menées à la séance précédente avec le chercheur.

Ils ont ainsi présenté l’expérience de Thales sur la découverte de l’électricité statique. Les élèves ont été contraints de structurer leurs textes afin d’expliquer l’expérience et le phénomène associé. Ils ont illustré le document explicatif par un schéma sur l’attirance des charges.

Le chercheur demande aux élèves de préciser les modifications de charges lorsque l’on frotte la paille à une chaussette en laine.

Une élève vient alors expliquer ces connaissances sur l’atome et faire un schéma au tableau.

Le chercheur rappelle par le schéma ce qui se passe lorsque l’on approche la paille chargée négativement du papier de soi neutre.

Les élèves ont compris que seuls les électrons sont capables de migrer au sein de la matière, les protons « + » et les neutrons sont eux liés au noyau et ne bougent pas.

Après ces précisions, le maître lance l’activité du jour relative à une découverte faite par hasard par Galvani et Volta.

Il précise que cette découverte est le fruit d’une collaboration de scientifiques dans différents domaines des sciences.

Le chercheur précise que le nom de cette découverte au hasard est une découverte par sérendipité.

Les élèves visionnent un film du CNRS - Expérience Luigi Galvani sur la grenouille, découverte de l’électricité animale

https://www.youtube.com/watch?v=yS7lKdas5D4

Galvani affirmait que l’électricité provenait de la grenouille donc du vivant alors que Volta avançait que cette électricité provenait de la réaction chimique entre les métaux (cuivre et zinc).

Au cours de ces années de controverse, Volta inventa une pile en empilant des pièces de cuivre et de zinc séparées de carton imbibé d’eau salée..

« Nous allons essayé de reproduire la pile de Volta en classe ! Mais de quoi avons nous besoin ? » demande le maître.

« - Du cuivre ! Du fer ou du zinc ! Du carton et de l’eau salée ! »

Le chercheur demande aux élèves : « Quels sont les propriétés des métaux ? »

« - Ils conduisent l’électricité ! »

« Les plaques que Volta empile, sont-elles chargées ? » « A-t-il fait des manipulations pour les charger ? »

« - Non ! Elles sont neutres ! »

« Dans le métal, les électrons sont libres de se balader dans la matière mais pour être transmis à une autre matière, il faut une solution ionique … ici de l’eau salée ! »

« Le cuivre et le zinc constituent les électrodes ».

« Nous allons donc essayer de construire des piles à base de fruits, d’acide et des piles de Volta ! »

Le maître et le chercheur distribuent le matériel aux groupes, deux groupes font la pile de Volta et trois autres groupes des piles fruits ou avec du vinaigre.

Les élèves visionnent alors une seconde vidéo sur la pile de Volta – CNRS -
La pile de Volta a encore frappé :

https://www.youtube.com/watch?v=N6qIt0c6AvE

Une fois les montages réalisés, les élèves vérifient la tension.

Les élèves constatent que leurs piles produisent du courant de faible voltage d’environ 1 V.

Les différentes piles sont incapables d’allumer une lampe ou une led.

Le chercheur demande aux élèves de réfléchir à une solution pour produire assez de courant pour alimenter la lampe… Il donne une piste en dessinant un schéma au tableau.

Les élèves énoncent leurs hypothèses sur l’intensité du courant en fonction du circuit.

Le chercheur synthétise sur le schéma le circuit parallèle et le circuit en série et la tension obtenue.

Il présente ensuite un circuit en parallèle de pile à base de fruits capable d’allumer la lampe. Les élèves viennent par groupe observer le montage et constater que la lampe s’allume.