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PUISSANCE ELECTRIQUE

Fiche n° 1 : DESCRIPTIF DU SUJET DESTINÉ AUX PROFESSEURS

Démarche Dans ce sujet, on demande à l’élève de mesurer la tension aux bornes d’une lampe et l’intensité du courant qui la traverse et d’utiliser ces deux grandeurs pour établir une comparaison avec la valeur de puissance lue sur le culot de la lampe.

Scénario N° 5 : Classe entière. Les expériences sont réalisées en groupes et sont analysées sous forme d’un compte rendu. Le geste expérimental n’est pas évalué individuellement à cause nombre d’élèves par groupes (2, 3 ou 4 selon les possibilités de chaque enseignant)

Compétences évaluées

Capacités :

Repérer l’indication de puissance et de tension sur le culot d’une lampe Savoir mesurer une intensité et une tension

Socle commun de connaissances et de compétences [Pilier 3]

Suivre un protocole donné

Optimiser les conditions de mesure Calculer

Confronter le résultat au résultat attendu

Exprimer une conclusion par une phrase correcte Exprimer le résultat d’une mesure, d’un calcul

[Pilier 6]

Avoir une utilisation raisonnée du matériel électrique Réaliser une tâche précise

[Pilier 7]

Savoir lire les consignes avant de faire un travail Préparation du

poste de travail

Le matériel nécessaire aux manipulations des élèves est présent sur chaque poste, la fiche à remplir par chaque élève est distribuée en début de séance, après les consignes orales suivantes :

- bien lire la fiche « Énoncé destiné à l’élève » ; - rappeler les consignes de sécurité ;

- appeler le professeur quand cela est indiqué sur la fiche.

Déroulement de l'épreuve

Les élèves sont répartis en 8 à 10 groupes de 2 ou 3 selon l’effectif de la classe. Ils réalisent leurs expériences de façon autonome mais en appelant le professeur pour la vérification des montages et remplissent la fiche réponse.

Notation On utilisera la grille d’évaluation (fiche 4) sur laquelle figurent les points correspondant à chaque type de compétences expérimentales. La fiche 5 détaille le barème correspondant à l’évaluation du compte rendu des élèves.

Remarques Cette activité est proposée après avoir présenté la puissance et son unité. Les élèves ne connaissent pas la relation P = U x I.

On peut distribuer uniquement la fiche à compléter aux élèves et réaliser l’expérience au bureau, de préférence avec la collaboration d’un élève. On n’évaluera alors plus les compétences expérimentales, mais les compétences du socle pourront toujours être évaluées par le biais de la fiche à compléter.

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Fiche n° 2 : LISTE DU MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS

Pour chaque poste

 un générateur de tension alternative qui délivre une tension égale à la tension nominale de la lampe choisie

 plusieurs (deux ou trois) lampes sur leur support avec sur le culot les indications de tension nominale et puissance nominale ; éviter d’utiliser des lampes « 6 V, 6W » car pour mettre en évidence la relation P = U×I, ce choix n’est pas judicieux

 un multimètre qui possède la fonction ampèremètre en alternatif

 un multimètre qui possède la fonction voltmètre en alternatif

 5 fils

Prévoir un poste de remplacement au bureau, et notamment des ampèremètres de rechange en cas de fusibles grillés

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PUISSANCE ELECTRIQUE

Fiche n°3 : ÉNONCÉ DESTINÉ A L’ÉLÈVE ET RÉPONSES DE L’ÉLÈVE

Nom : Grille d’évaluation : ………/ 9

Prénom :

Classe : Feuille réponse :………/6

DOCUMENT À COMPLÉTER ET À RENDRE AU PROFESSEUR EN SORTANT DE LA SALLE Cadre réservé au professeur But de la manipulation : Etablir la relation entre la tension efficace U, l’intensité

efficace I et la puissance P.

Travail à effectuer :

Dévissez chaque lampe de son support et observez son culot. Quelles indications pouvez-vous y lire ?

Lampe 1 ………

Lampe 2 ………

Lampe 3 ………

Réalisez un circuit en série comprenant un générateur de tension alternative, réglé sur la valeur de tension correspondant à la tension nominale de la lampe, une lampe et un multimètre utilisé en ampèremètre (calibre 10 A).

Branchez un multimètre utilisé en voltmètre pour mesurer la tension efficace aux bornes de la lampe.

Sélectionnez sur chaque multimètre le mode alternatif. Les valeurs lues seront donc des valeurs efficaces.

Appeler le professeur avant d'allumer le générateur

Une fois le circuit validé par le professeur, mesurez la tension efficace U aux bornes de la lampe en choisissant le calibre le mieux adapté. Relevez la valeur efficace I de l’intensité du courant indiquée par l'ampèremètre. Notez les résultats sans oublier les unités. Recommencez les mesures avec les deux autres lampes.

Lampe 1 Lampe 2 Lampe 3

Ueff Ieff

Débranchez le circuit et rangez le matériel sur la table.

Avec les mesures réalisées, pour chaque lampe, faites le calcul de P/U sans indiquer d'unités :

Lampe 1 P/U = ………

Lampe 2 P/U =………

Lampe 3 P/U =………

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………

Pour conclure, quelle est la relation mathématique reliant la puissance P, la tension efficace U et l’intensité efficace I compatible avec les résultats expérimentaux obtenus ?

………

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Fiche n° 4 : GRILLE D'ÉVALUATION DURANT LA SÉANCE DESTINÉE AU PROFESSEUR

N° du poste ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷

Noms Prénoms Observation en continu

Respect des consignes de sécurité (générateur non branché avant la vérification du circuit)

      

Repérage des valeurs nominales des lampes

      

Appel Vérification du circuit

Circuit générateur/lampe correct       

Générateur utilisé en alternatif ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Tension du générateur égale à la tension nominale de la lampe

      

Ampèremètre en série       

Bornes de l’ampèremètre ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Calibre 10 A respecté ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Voltmètre en dérivation ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Bornes du voltmètre correctes       

Plus grand calibre sélectionné ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Ajustage correct du calibre ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Multimètres en mode alternatif       

Compétences générales

Attitude au cours de l’expérience ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Rangement de la paillasse ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Total sur 12 points Chaque ( ) compte 0,5 point

Si les appareils de mesure n’ont pas été bien positionnés, aider les élèves à bien les placer, mais sans donner de consignes sur les bornes à utiliser ou le calibre afin de pouvoir valider ces compétences.

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Fiche n°5 : BARÈME DESTINÉ AU PROFESSEUR

Evaluation pendant la séance (fiche 4) 9 points

Tension nominale et puissance nominale des lampes Valeur de U avec une unité

Bonne précision de mesure pour U (bon choix de calibre) Valeur de I avec une unité

Calculs de P/U

Reconnaître la valeur de I

Donner le nom de la grandeur (intensité) et son unité Formule P = U x I

1 pt 1 pt 1 pt 1 pt 1,5 pt

1 pt 1,5 pt

Total (fiche 5) 8 pts

Total 20 pts