Étude et réalisation d’un électromètre à quadrants et d’un galvanomètre à cadre mobile
LYCÉE
Lycée Marguerite Yourcenar - 67150 Erstein (Strasbourg)
PARTICIPANTS Professeur
François SCHLOSSER
Élèves
Première S : Michaël ROUSSEL, Vincent LOISEAU, Julien ROHMERet Éric THILLOY.
OBJECTIF
Partant d’une question de l’un des participants se demandant, en seconde, comment se pratiquait les mesures électriques avant l’existence des multimètres modernes, j’ai proposé au groupe d’élèves cités plus haut, de se mettre à la place de physiciens expéri- mentateurs. Le sujet pouvait paraître vieillot à première vue. Cependant il devait répon- dre aux objectifs suivants :
– faire découvrir l’histoire des sciences et plus particulièrement des instruments anciens, – utiliser des lois simples de la physique, vues pour l’essentiel de la seconde à la terminale, – couvrir plusieurs domaines (mécanique, optique, électromagnétisme),
– concevoir un appareil de mesure avec des moyens modestes.
MISE EN ŒUVRE
Nous avons pu nous rencontrer deux à trois heures chaque mercredi après-midi entre deux cours, ce qui ne fut pas toujours de tout repos. Après la consultation de manuels anciens de physique, il a fallu imaginer la conception des instruments qui sont simples dans leur principe, mais délicats dans leur réglage.
BUP n° 818 1712 BULLETIN DE L'UNION DES PHYSICIENS
OLYMPIADES DE PHYSIQUE – OLYMPIADES DE PHYSIQUE – OLYMPIAD
Un échange fructueux s’est installé entre les élèves et moi-même quant à la recher- che de solutions techniques : choix du fil de torsion, fixation de la bobine et des qua- drants, des matériaux, du dispositif de mesure optique. Le matériel a été acheté dans des magasins de bricolage (à part l’aimant en U et les lentilles) et monté au laboratoire de physique du lycée (ce qui a occasionné pas mal de désordre... encore mille excuses, mes chers collègues...).
Nous avons pu observer des instruments anciens exposés au centre de recherches nucléaires de Strasbourg suite à la rencontre avec G. FRICKchercheur à la retraite. Par ailleurs, un professeur de l’institut de physique de Strasbourg (J.-C. WECKER) nous a fait une démonstration de la fabrication de miroirs par dépôt d’aluminium sur du verre (utilisés sur les instruments de laboratoire).
RÉSULTATS
Le galvanomètre permet des mesures de l’ordre du dixième de milliampère par des déplacements du spot de l’ordre du millimètre. Le problème réside dans la durée d’a- mortissement des oscillations de la bobine que nous n’avons pas optimisée, ce qui ne permet pas une lecture rapide.
L’électromètre à quadrants n’a pas de sensibilité inférieure au volt. Ce n’est donc guère performant, mais nous voulions surtout réaliser un appareil, et saisir son fonc- tionnement. Améliorer sa sensibilité aurait nécessité de l’isoler de toute influence élec- trostatique extérieure, et de multiplier le nombre de quadrants, ce qui aurait compliqué sa mise en œuvre et masqué son fonctionnement.
BILAN
Les élèves sont passés de l’enthousiasme au découragement, puis à la récompense, lorsqu’ils ont pu obtenir des mesures fiables. Ils ont pu mettre en pratique des connais- sances acquises dans leur programme et constater que la physique est un tout. Ils ont compris que le travail d’un physicien expérimentateur n’a rien de facile et qu’il néces- site de nombreuses qualités telles que persévérance, astuce, rigueur... La présentation de leur projet aux épreuves régionales et nationales a permis de valoriser le travail de toute une équipe, et ils en ressortent encore plus soudés qu’auparavant.
Remarque : Le compte-rendu du projet est disponible (en format word97) sur le site de l’UdP de Strasbourg.
Vol. 93 - Novembre 1999
ACTUALITÉS PÉDAGOGIQUES 1713
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