2 AC
4
L’induction électromagnétique
Leçon 2
Tâche 1
Identifier les facteurs influençant le courant électrique induit dans une bobine.
Énergie & Électricité
Thème 3
Niveau
Niveau
Physique chimie
Période
Pages réservées à l’enseignant(e)
Modelage de la tâche par l’enseignant (explicitation à haute voix)
Consignes et explications données aux élèves – hors modelage (à dire à haute voix)
Rappel du contrat de classe
Icônes pour l’enseignant
Correction du devoir maison
Les élèves travaillent en autonomie
Les élèves travaillent en binômes
Les élèves écoutent l’enseignant avec attention
Les élèves lèvent la main pour participer
Les élèves utilisent l’ardoise pour répondre
Les élèvent gardent des traces écrites sur les livrets ou leurs cahiers
Icônes pour l’élève
Les élèves passent au tableau
Matériel nécessaire
Matériel de l’élève
Bobines – Galvanomètre - Fils conducteurs - Aimant droit
Matériel de l’enseignant
Repérage dans le chapitre
Conceptions erronées
des élèves
Tâche à réussir
Stratégie
Orientations didactiques
08 min
12 min
12 min
03 min
10 min
10 min
Structure de la séance
1
Ouverture de la séance
2
Modelage
3
Pratique collective
4
Pratique en binôme
5
Pratique autonome
6
Clôture
10 min
Ouverture de la séance
Bonjour ! Êtes-vous prêts à commencer notre séance ? Allons-y !
O
O
Le rituel
(2 min)
O
Voici une situation en classe. Que remarquez-vous ? Ce comportement est-il approprié ? Pourquoi ? Que faudrait-il améliorer ou changer ?
Demander à 3 élèves au hasard en justifiant leurs réponses
Je vais vous montrer comment … Faites attention
O
Les élèves bavardent pendant le modelage ; ils risquent de ne pas comprendre ce qu’explique l’enseignant. Ils risquent aussi de perturber leurs camarades.
Je vais vous montrer comment … Faites attention
C’est un mauvais comportement. Les élèves bavardent.
O
Voici le bon comportement:
L’élève doit bien écouter pour comprendre ce que fait et dit l’enseignant.Le modelage demande aussi beaucoup d’attention à l’enseignant. Les bavardages peuvent le déranger et gêner toute la classe.
O
O
Réactivation des prérequis
(6 min)
C
Choisir vrai ou faux.
Les élèves répondent sur leurs ardoises. L’enseignant·e reformule ou utilise l’alternance linguistique pour assurer la compréhension.
Vrai
Faux
A
B
Cet aimant droit n’a qu’un seul pôle.
C
La réponse correcte est B : Un aimant possède deux pôles, appelés pôle nord et pôle sud.
L’enseignant·e demande aux élèves d’expliciter leur réponse.
Cet aimant droit n’a qu’un seul pôle.
Vrai
Faux
A
B
C
Répondre par ‘’Oui’’ ou ‘’Non’’.
Les élèves répondent sur leurs ardoises. L’enseignant·e reformule ou utilise l’alternance linguistique pour assurer la compréhension.
On appelle ce composant électrique une bobine à spires.
Oui
Non
A
B
C
La réponse correcte est : Oui.
L’enseignant·e demande aux élèves d’expliciter leur réponse.
On appelle ce composant électrique une bobine à spires.
Oui
Non
A
B
C
Répondre par Oui ou Non.
Les élèves répondent sur leurs ardoises. L’enseignant·e reformule ou utilise l’alternance linguistique pour assurer la compréhension.
Le pôle A correspond au pôle nord de l’aimant.
Oui
Non
A
B
C
La réponse correcte est : Oui (A). Le pôle sud de l’aiguille aimantée est attiré par le pôle nord de l’aimant droit.
L’enseignant·e demande aux élèves d’expliciter leur raisonnement.
Le pôle A correspond au pôle nord de l’aimant.
Oui
Non
A
B
C
Répondre par Oui ou Non.
Les élèves répondent sur leurs ardoises. L’enseignant·e reformule ou utilise l’alternance linguistique pour assurer la compréhension.
Dans cette expérience, la tige en fer attire les trombones.
Oui
Non
A
B
Trombones en fer
C
La réponse correcte est Oui. Lorsqu’une tige en fer est introduite dans une bobine traversée par un courant, elle devient un électroaimant.
L’enseignant·e demande aux élèves d’expliciter leur raisonnement.
Dans cette expérience, la tige en fer attire les trombones.
Oui
Non
A
B
Trombones en fer
C
O
Déclaration de l’objectif
(2 min)
O
Avant d’aborder notre tâche d’aujourd’hui, je vous présente la situation suivante:
L’enseignant·e présente l’image ci-dessous et autres images illustratives du phénomène.
Le déplacement d’un aimant dans une bobine produit un courant électrique appelé courant induit.
Quels sont les facteurs qui influencent le courant induit dans une bobine, et comment peut-on les mettre en évidence ?
O
À la fin de cette séance, vous serez capables d’identifier, à partir d’expériences, les facteurs qui influencent le courant induit dans une bobine.
Bien expliquer la tâche en revenant à la situation déclenchante.
Identifier les facteurs influençant le courant électrique induit dans une bobine.
O
O
Introduction
à la tâche
Avant de répondre à cette question, examinons cette expérience.
L’enseignant.e peut expliquer davantage et répondre aux questions des élèves.
.
On met un aimant en mouvement à proximité d’une une bobine reliée à un galvanomètre (ampèremètre sensible).
Bobine
Galvanomètre
(Ampèremètre)
Aimant
M
La déviation de l’aiguille du galvanomètre indique le passage du courant, ce qui montre que le mouvement de l’aimant a produit un courant induit dans la bobine.
L’enseignant.e peut expliquer davantage et répondre aux questions des élèves.
.
Un courant électrique est apparu dans le fil qui entoure la bobine.
Ce courant est appelé courant électrique induit.
Déviation de l’aiguille
M
Il faut noter que le galvanomètre est un appareil qui met en évidence le passage du courant électrique.
L’enseignant.e peut expliquer davantage et répondre aux questions des élèves.
.
M
L’aiguille de galvanomètre peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche, indiquant respectivement une intensité de courant positive ou négative.
L’enseignant.e peut apporter des explications complémentaires et répondre aux questions des élèves. Il/elle peut également refaire l’expérience pour mettre en évidence les différents sens du déplacement.
.
Le galvanomètre indique le passage et le sens du courant électrique.
Valeurs négatives
Valeurs positives
M
On peut utiliser un multimètre numérique en mode ampèremètre pour mettre en évidence le courant électrique induit dans la bobine.
L’enseignant.e peut apporter des explications complémentaires et répondre aux questions des élèves. Il/elle peut également montrer refaire l’expérience pour mettre en évidence les différents le déplacement.
.
Un multimètre numérique affiche des valeurs positives et négatives (avec le signe −) de l’intensité du courant électrique.
M
Soyez attentifs. Nous allons maintenant étudier les facteurs qui influencent le courant électrique induit. Commençons par le premier facteur.
L’enseignant.e peut apporter des explications complémentaires sur le montage et répondre aux questions des élèves.
.
La vitesse du mouvement de l’aimant.
L’intensité du courant électrique induit dépend de:
Mouvement
de va-et-vient
M
Soyez attentifs. Le deuxième facteur est le nombre de spires de la bobine.
L’enseignant.e peut apporter des explications complémentaires sur le phénomène et répondre aux questions des élèves.
.
L’intensité du courant électrique induit dépend de:
Nombre de spires de la bobine.
Mouvement
de va-et-vient
Spires
M
Le troisième facteur est la section de la bobine, c’est-à-dire la surface délimitée par chaque spire.
L’enseignant·e peut apporter des explications complémentaires sur le phénomène et répondre aux questions des élèves, notamment en précisant que la section des bobines utilisées en laboratoire est le plus souvent circulaire ou carrée.
.
La section de la bobine.
L’intensité du courant électrique induit dépend de:
Mouvement
de va-et-vient
Spires
Section
M
Soyez attentifs. On récapitule : les facteurs dont dépend l’intensité du courant électrique induit dans une bobine sont :
L’enseignant.e peut apporter des explications si nécessaires.
.
La vitesse du mouvement
de va-et-vient
Le nombre de spires
La section de la bobine
M
Modelage
M
Tâche principale
Voici notre tâche principale. Je vais vous montrer comment identifier les facteurs qui influencent le courant électrique induit dans une bobine.
L’enseignant.e lit la consigne en précisant les données. Il (elle) explique ce qui est demandé. Il (elle) doit utiliser le matériel nécessaire.
M
Je possède une bobine, un aimant et un galvanomètre, ainsi qu’un schéma illustrant l’expérience.
On me demande d’identifier le facteur influençant le courant électrique induit dans une bobine.
On met l’aimant en mouvement à proximité de la bobine, on fait varier sa vitesse et on observe le galvanomètre.
Identifier le facteur influençant le courant électrique induit dans une bobine.
Tâche principale
Pour réaliser cette tâche, je suis les étapes suivantes :
L’enseignant.e réalise l’expérience en orientant les élèves et explique ce qui est demandé.
Je varie le facteur étudié et je relève les résultats.
1
J’organise les résultats sous forme de tableau.
2
J’observe les résultats obtenus.
3
J’en déduis une conclusion.
4
M
Soyez attentifs. J’analyse la situation expérimentale et je formule une hypothèse. Le nombre de spires et la section de la bobine étant fixes. Le seul facteur qui varie est le mouvement de l’aimant, c’est-à-dire sa vitesse.
L’enseignant.e lit la consigne en précisant les données. Il (elle) explique l’hypothèse formulée.
M
On met l’aimant en mouvement à proximité de la bobine, on fait varier sa vitesse et on observe le galvanomètre.
Identifier le facteur influençant le courant électrique induit dans une bobine.
Tâche principale
Si la vitesse de l’aimant augmente, l’intensité du courant induit diminue.
Hypothèse
La première étape de notre tâche consiste à réaliser l’expérience et à organiser les résultats obtenus sous forme de tableau.
L’enseignant.e explique les résultats expérimentaux obtenus et comment les organiser. Il (elle) doit utiliser le matériel nécessaire.
La vitesse du mouvement de l’aimant | Nulle | Petite | Grande |
L’intensité du courant induit | …………………………. | …………………………. | …………………………. |
M
Tâche principale
Vitesse nulle de l’aimant
On fait bouger un aimant devant une bobine reliée à un galvanomètre comme montré dans les figures ci-dessous par des vitesses différentes :
Tirer une conclusion de cette expérience pour confirmer ou infirmer l’hypothèse.
Petite vitesse
Grande vitesse
1. Organiser les résultats.
0 mA 0,5 mA 1 mA
Aimant fixe
Bouger un peu l’aimant
Bouger rapidement l’aimant
Je relève l’intensité correspondant à la déviation maximale.
La deuxième étape de notre démarche consiste à analyser les résultats du tableau afin de déterminer comment la variable indépendante (la vitesse de l’aimant) influence la variable dépendante (l’intensité du courant induit), en précisant s’il y a augmentation, diminution ou invariance.
L’enseignant.e lit la consigne en précisant les données. Il explique ce qui est demandé.
M
Tâche principale
2. Tirer une conclusion.
0 mA 0,5 mA 1 mA
La vitesse du mouvement de l’aimant | Nulle | Petite | Grande |
L’intensité du courant induit | …………………………. | …………………………. | …………………………. |
La vitesse de mouvement de l’aimant augmente
L’intensité du courant électrique induit augmente
Puis, je tire une conclusion. Enfin, je précise si l’hypothèse est confirmée ou infirmée.
L’enseignant.e relie avec l’hypothèse et incite les élèves à retenir la conclusion et la généraliser.
M
Tâche principale
2. Tirer une conclusion.
Si la vitesse de l’aimant....................................., alors l’intensité du courant induit .....................................
infirmée
0 mA 0,5 mA 1 mA
La vitesse du mouvement de l’aimant | Nulle | Petite | Grande |
L’intensité du courant induit | …………………………. | …………………………. | …………………………. |
La vitesse de mouvement de l’aimant augmente
L’intensité du courant électrique induit augmente
augmente augmente
L’hypothèse est ..................................................
En bilan, pour identifier, à partir de résultats expérimentaux, les facteurs qui influencent le courant électrique induit dans une bobine, on suit les étapes suivantes :
M
08 min
Pratique collective
Fermez vos livrets, prenez vos ardoises et écrivez-y votre réponse. Choisissez la proposition correcte.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Le matériel de l’expérience, schématisé ci-contre, comprend :
Oscilloscope ; Galvanomètre ; Aimant
A
Galvanomètre ; Bobine; Générateur
B
Galvanomètre ; Bobine; Aimant
C
1
2
3
PC
La bonne réponse est C : Galvanomètre ; Bobine ; Aimant.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Le matériel de l’expérience, schématisé ci-contre, comprend :
Oscilloscope ; Galvanomètre ; Aimant
A
Galvanomètre ; Bobine; Générateur
B
Galvanomètre ; Bobine; Aimant
C
1
2
3
PC
Choisissez la proposition correcte.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Le rôle du galvanomètre dans cette expérience est:
mettre en évidence le courant électrique induit.
A
produire le courant électrique.
B
mesurer la tension électrique.
C
PC
La bonne réponse est A.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Le rôle du galvanomètre dans cette expérience est:
mettre en évidence le courant électrique induit.
A
produire le courant électrique.
B
mesurer la tension électrique.
C
PC
Prenez vos ardoises et écrivez-y votre réponse. Choisissez la proposition correcte.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Les deux bobines possèdent le même nombre de spires. On peut les utiliser pour mettre en évidence le facteur qui influence l’intensité du courant induit. Lequel ?
Nombre de spires
A
Vitesse de l’aimant
B
Section de la bobine
C
PC
La bonne réponse C , c’est la section de la bobine.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Les deux bobines possèdent le même nombre de spires. On peut les utiliser pour mettre en évidence le facteur qui influence l’intensité du courant induit. Lequel ?
Nombre de spires
A
Vitesse de l’aimant
B
Section de la bobine
C
PC
Choisissez vrai ou faux.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Cette expérience permet de mettre en évidence l’influence de la vitesse de déplacement de l’aimant sur l’intensité du courant induit dans la bobine.
Vrai
Faux
PC
La bonne réponse est : Vrai. Seul le facteur « la vitesse du mouvement de l’aimant » varie.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Cette expérience permet de mettre en évidence l’influence de la vitesse de déplacement de l’aimant sur l’intensité du courant induit dans la bobine.
Vrai
Faux
PC
Choisissez la proposition correcte.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement .
Les résultats de cette expérience sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Quelle conclusion peut-on en tirer ?
l’intensité du courant induit diminue.
A
l’intensité du courant induit augmente.
B
l’intensité du courant induit reste constante.
C
La vitesse du mouvement de l’aimant | Nulle | Petite | Grande |
L’intensité du courant induit | 0 mA | 0,25 mA | 1,62 mA |
Si la vitesse de l’aimant augmente, alors :
PC
La bonne réponse est B : l’intensité du courant induit augmente.
L'enseignant.e choisit au hasard deux élèves pour répondre oralement.
Les résultats de cette expérience sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Quelle conclusion peut-on en tirer ?
l’intensité du courant induit diminue.
A
l’intensité du courant induit augmente.
B
l’intensité du courant induit reste constante.
C
La vitesse du mouvement de l’aimant | Nulle | Petite | Grande |
L’intensité du courant induit | 0 mA | 0,25 mA | 1,62 mA |
Si la vitesse de l’aimant augmente, alors :
PC
12 min
Pratique en binôme
Maintenant, on va passer aux tâches à réaliser sur le livret. On commence par la tâche page 13 « Je m’entraîne en binôme ». Travaillez individuellement, puis discutez de vos réponses en binômes.
L’enseignant·e accorde suffisamment de temps au travail individuel avant la discussion en binôme. Il circule pour contrôler et donner des indications en cas de blocage.
1. Organiser les résultats
Tirer une conclusion de cette expérience pour confirmer ou infirmer l’hypothèse.
1
Hypothèse
On fait bouger un aimant de la même façon devant deux bobines de nombre de spires différent reliées à un galvanomètre comme montré dans les figures ci-dessous:
Expérience:
2. Tirer une conclusion
Nombre de spires = 11
Nombre de spires = 24
Le nombre de spires | 11 | 24 |
L’intensité du courant induit | ....................... | ....................... |
Si le nombre de spires de la bobine augmente, alorsl’intensité du courant induit diminue.
PB
On corrige la première question.
L’enseignant·e désigne des représentants de quelques binômes pour répondre et verbaliser le raisonnement avant d’afficher la réponse correcte.
1. Organiser les résultats
Tirer une conclusion de cette expérience pour confirmer ou infirmer l’hypothèse.
1
Hypothèse
On fait bouger un aimant de la même façon devant deux bobines de nombre de spires différent reliées à un galvanomètre comme montré dans les figures ci-dessous:
Expérience:
2. Tirer une conclusion
Nombre de spires = 11
Nombre de spires = 24
Le nombre de spires | 11 | 24 |
L’intensité du courant induit | ....................... | ....................... |
Si le nombre de spires de la bobine augmente, alorsl’intensité du courant induit diminue.
1 mA
0,5 mA
PB
On corrige la deuxième question.
L’enseignant·e désigne des représentants de quelques binômes pour répondre et verbaliser le raisonnement avant d’afficher la réponse correcte.
1. Organiser les résultats
Tirer une conclusion de cette expérience pour confirmer ou infirmer l’hypothèse.
1
Hypothèse
On fait bouger un aimant de la même façon devant deux bobines de nombre de spires différent reliées à un galvanomètre comme montré dans les figures ci-dessous:
Expérience:
2. Tirer une conclusion
Nombre de spires = 11
Nombre de spires = 24
Le nombre de spires | 11 | 24 |
L’intensité du courant induit | ....................... | ....................... |
augmente
Si le nombre de spires de la bobine augmente, alorsl’intensité du courant induit diminue.
1 mA
0,5 mA
augmente
infirmée
PB
12 min
Pratique autonome
Maintenant c’est le moment de travailler tout seul. Prenez vos livrets page 24 et répondez individuellement aux questions de l’exercice 2.
L’enseignant·e circule dans la classe pour repérer les élèves en difficulté .
1. Organiser les résultats
Tirer une conclusion de cette expérience pour confirmer ou infirmer l’hypothèse.
1
Hypothèse
On fait bouger de la même façon un aimant devant deux bobines de sections différentes reliées à un galvanomètre comme montré dans les figures ci-dessous :
Expérience:
2. Tirer une conclusion
La section de la bobine | petite | grande |
L’intensité du courant induit | ....................... | ....................... |
Si la section de la bobine augmente, alors l’intensité du courant induit augmente.
Petite section
0,5 mA
0,75 mA
Grande section
PA
Le temps est terminé. Corrigeons ensemble l’exercice.
L’enseignant·e fait participer les élèves à la correction en leur demandant de présenter leurs réponses et de les justifier.
Temps écoulé
PA
À vous! Montrez-moi comment vous avez résolu cet exercice…
L’enseignant·e circule dans la classe pour repérer les élèves en difficulté .
PA
augmente
1. Organiser les résultats
Tirer une conclusion de cette expérience pour confirmer ou infirmer l’hypothèse.
1
Hypothèse
On fait bouger de la même façon un aimant devant deux bobines de sections différentes reliées à un galvanomètre comme montré dans les figures ci-dessous :
Expérience:
2. Tirer une conclusion
La section de la bobine | petite | grande |
L’intensité du courant induit | ....................... | ....................... |
Si la section de la bobine augmente, alors l’intensité du courant induit augmente.
Petite section
0,5 mA
0,75 mA
Grande section
augmente
confirmée
faible
élevée
PA
Clôture de la séance
Qui peut me dire ce que nous avons appris aujourd’hui? �
C
Effectivement, nous avons appris à identifier, à partir d’expériences simples, les facteurs qui influencent le courant électrique induit dans une bobine.
L’enseignant.e donne un rappel de la séance.
Identifier les facteurs influençant le courant électrique induit dans une bobine.
C
Qui peut me rappeler les étapes à suivre pour résoudre la tâche? �Pour identifier, à partir des expériences simples, les facteurs influençant le courant électrique induit dans une bobine, je suis les étapes suivantes:
L’enseignant.e invite les élèves à participer en rappelant les différentes étapes pour identifier le facteur étudié et expliquer son influence sur l’intensité du courant induit.
C
On termine par la carte lexicale de la séance. Retenez-le!
Identifier les facteurs influençant le courant électrique induit dans une bobine.
Ma tâche
Verbes de consigne
Structure pour répondre
MA CARTE LEXICALE
Termes thématiques
Si la vitesse de mouvement de l’aimant/ le nombre de spires de la bobine/ la section de la bobine .............................., alors l’intensité du courant induit ...............................
L’hypothèse est .......................................
C
Bravo à tous ! Révisez dans le livret ce que nous avons vu aujourd’hui et faites les exercices et les défis suivants :
L’enseignant.e incite les élèves à faire l’exercice à la maison et clore la séance.
Exercices 1 de la page 33
Défis 1, 2 (page 35) et 4 (page 36)
C
À la prochaine séance!