Séance 4 : Comment allumer une ampoule avec une pile ?
L’enseignante présente le problème du jour :
« Comment allumer une ampoule avec une pile ? »
Les étudiantes accompagnatrices scientifiques distribuent le matériel à chaque élève : une ampoule et une pile carrée.
« C’est fragile ! ça se casse, alors on en prend soin ! » dit la maîtresse.
Les scientifiques schématisent une lampe au tableau et demandent aux élèves de retrouver les différentes parties de la lampe.
« Quelles sont les différentes parties qui composent l’ampoule ? »
« - Il y a un globe en verre ! »
« Oui c’est l’ampoule. »
« - En dessous, il y a une petite partie en fer ! »
« Cette partie s’appelle le plot ! »
« - Il y a une grosse partie en fer avec des stries ! C’est pour visser ! »
« C’est le culot ! »
« - On voit un petit fil entre deux petites barres dans le globe en verre ! »
« - C’est ce qui fait la lumière ! »
« C’est ce qu’on appelle le filament ! »
Une étudiante légende le schéma au fur et à mesure des découvertes des différentes parties.
L’enseignante demande aux élèves de définir si cet objet fait partie des objets électriques ou non électriques.
Sans aucune hésitation l’ensemble des élèves classe la lampe dans les objets électriques.
« Et l’autre objet, qu’est-ce que c’est ? »
« - C’est une pile ! ça donne l’électricité ! »
« Que voyez-vous sur cette pile ! »
« - Une étiquette ! »
« Que peut-on lire sur l’étiquette ? »
« - Alcaline ! » « 4,5 V » « d’autres nombres ! »
« Alcaline est le type de pile ! ce n’est pas important pour nous ! »
« 4,5 V est la tension de la pile ! c’est un peu compliqué, c’est la quantité d’électricité de la pile ! »
« Que voyez-vous d’autre ? »
« - On voit deux barres ! »
« On appelle ça des lames ! »
« Comment sont ces lames ? »
« - Il y en a une grande et une petite ! Il est indiqué + et - ! »
« - Elle sont en métal ! »
« - La grande est marquée + et la petite – ! »
Une fois le vocabulaire précisé, les élèves sont autorisés à essayer d’allumer la lampe.
Après quelques minutes, la quasi-totalité de la classe a réussi à allumer la lampe mais ils n’ont pas fait attention au positionnement de la lampe sur la pile.
L’enseignante demande alors aux élèves de poser le matériel sur leur table et de ne plus y toucher.
« Comment pourrait-on poser l’ampoule sur la pile pour qu’elle s’allume ? »
Elle note les hypothèses une à une aux tableaux, et les vérifie au fur et à mesure. Elle demande aux élèves de faire des phrases en employant le vocabulaire précis découvert précédemment.
« - On pourrait mettre le plot sur une lame ! »
Les élèves testent. « - ça ne s’allume pas ! »
« - On pourrait mettre le culot sur les deux lames ! »
« - Non ! L’ampoule ne s’allume pas ! »
« - On pourrait mettre le culot sur une lame et l’ampoule sur l’autre lame ! »
« - Non ! L’ampoule ne s’allume pas ! »
« - On pourrait mettre le plot sur une lame et le culot sur l’autre ! »
« - Oui ! L’ampoule s’allume ! »
Les étudiantes proposent aux élèves de schématiser les deux montages possibles pour allumer la lampe.
Elles distribuent une fiche à chaque élève.
Une étudiante schématise au tableau les montages sans relier les lames à la lampe. Les élèves doivent faire la liaison sur leurs schémas.
« Maintenant comment allumer une ampoule loin de la pile ? »
« L’ampoule et la pile ne sont plus à côté mais je dois trouver une solution ! Comment faire ? De quoi je vais avoir besoin ? »
Un élève dit spontanément qu’il faut des fils électriques.
« De combien de fils électriques avons-nous besoin ? 1, 2, 3 … je ne sais pas ! »
Les étudiantes distribuent le matériel nécessaire en fonction de la demande des élèves puis les élèves testent.
Après quelques minutes, l’enseignante organise un regroupement et fait la synthèse des découvertes.
« Peut-on allumer l’ampoule avec un fil ? »
« - Oui ! J’arrive à allumer l’ampoule ! » dit un élève.
L’enseignante lui propose de montre et d’expliquer son montage à la classe. L’élève reproduit le montage et la lampe s’allume.
« Mais as-tu éloigné l’ampoule de la pile ? »
« - Non ! l’ampoule touche une lame de la pile ! »
« Alors le montage ne répond pas à notre problème. Cette hypothèse n’est pas valide ! »
« Avec deux fils ! »
« - Oui ! L’ampoule s’allume ! »
L’élève explique qu’il accroche un fil électrique à chaque lame de la pile puis relie les extrémités des fils au plot et au culot de la lampe. Celle-ci s’éclaire. L’hypothèse est vérifiée et validée d’un point vert.
Deux élèves ont proposé une autre solution avec deux fils et deux ampoules. Ils ont relié chaque fil au plot d’une ampoule (2 fils – 2 ampoules) puis relier les extrémités des fils aux deux lames de la pile. Ils ont mis en contact les deux ampoules par leurs culots. Les deux ampoules s’allument.
Aucun élève n’a testé l’utilisation de trois fils. Une des étudiantes montre et explique qu’ajouter un fil permet d’allonger le fil et que cela ne change rien au circuit.
L’enseignante demande :
« Si je n’ai pas de fil, est-ce que je peux utiliser d’autres choses que des fils électriques pour allumer l’ampoule ? »
Les élèves listent le matériel qui pourrait être testé à la séance suivante.
La CSTI Aix-Marseille
La vie des Réseaux
Partenaires Scientifiques pour la Classe (ancien ASTEP)
