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Les circuits électriques en courant continu - étude qualitative

Publié par Denis Regaud le Saturday, June 18, 2011

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Le  Saturday, June 18, 2011

Les orages

Pédagogie des orages

  • Les orages et l’électricité pour les jeunes

     

    Christian Malric, Professeur

      

    Les orages 

     

    Les circonstances marquantes des orages dans le midi au début de chaque automne sauront réveiller l’intérêt des élèves.

    -          Formation des nuages par évaporation de l’eau de mer

    -          Arrêt par une chaîne de montagnes

    -          Précipitations 

     


    -    La foudre  - Transition avec l’électricité. L’étincelle est obtenue avecGénéflash (chez Pierron), on peut aussi bricoler un allume-gaz. 

    On trace le dessin à l’imprimante, on colle la feuille sur du papier alu, puis on découpe les mot ifs et on les colle sur un couvercle de boîte transparente où arrivent 2 fils électriques bien dénudés à leur extrémité. (Circuit imprimé artisanal !)Le tout est collé sur une boîte en plastique qui peut aussi contenir le matériel pour les expériences. Pour éviter l’humidité et figurer un ciel sombre, on peut coller un plastique bleu foncé sous le couvercle.

    		éclair

    L’allume-gaz produit entre le nuage et le clocher une importante différence d’état électrique. C’est ce qui provoque la formation de l’éclair.


    VideoA1

    L’électricité

    -La foudre - les nuages (2 maquettes)

     

    Les performances peuvent être améliorées en plaçant des feuilles d’aluminium sur presque toute la surface de la bouteille, y compris les fonds (intérieurs et extérieurs). On collera, dans ce cas, une feuille de plastique transparent sur la surface extérieure pour ne pas décharger la bouteille en la saisissant.

    		electrisation

     

    Expériences avec généflash (ou un allume-gaz arrangé). Il produit de l’électricité comme celle de la foudre.

    photo

    1) Charge

    nuages

     VideoA2

     2) Eclair entre les 2 nuages 

     

    plus visible

    VideoA3

    3) Plus visible   

     

    foudre

    VideoA4

    4) La foudre tombe sur le sol

     

    Confection du pendule électrostatique : 

    Il présente l’intérêt d’être très bien isolé.

    A faire en double exemplaire qui serontnommés A et B

     

     pendule

    Le carillon électrostatique

     

    L’électricité de l’allume-gaz fait le même effet  que ce qui se passe entre du plastique frotté et la main     

    VideoB1

     

     carillon

     

    Donc l’allume-gaz produit des charges électriques comme celles qui sont faites par du plastique frotté qui attire des corps légers.   

    Cette électricité apparaît quand on frotte de verre ou du plastique.

    Elle reste localisée à l’endroit frotté.

    c’est l’électricité statique

    Video0

      confetti



    Video1

    Conducteurs et Isolants

    Attraction, Contact, Répulsion

    Le pendule a les mêmes réactions. L’électricité est donc passée du plastique au pendule par l’intermédiaire du métal.

    Le métal est un conducteur.

    Si on remplace le métal par du verre, il ne se passe rien :

    Le verre est un isolant (comme les plastiques, le bois sec, le caoutchouc…)   

    Video2

    Pourquoi les pendules « neutres » sont-ils attirés ?

    En présence des charges négatives du plastique frotté, les charges négatives qui peuvent se déplacer dans le métal, sont repoussées le plus loin possible. Comme le métal est neutre, elles laissent à leur place autant de charges positives. Les charges négatives du métal, plus éloignées du plastique sont repoussées « moins fort » que ne sont attirées les charges positives plus proches. Le pendule va aller vers le plastique.            

    		pendule

    Les charges sont inversées lorsqu’on présente au pendule neutre une tige de verre (ou de plexiglas frotté), mais le mouvement est le même.

    Comment charger un pendule positivement avec du plastique (électricité négative) :

    Les charges négatives du pendule sont repoussées jusqu’au sol par l’intermédiaire du corps de l’expérimentateur. Il ne restera sur le pendule que les charges positives.

    C’est le chargement par influence. 

     

    Video3

    Interprétation : Structure de la matière

    Pour expliquer la nature et le déplacement des charges électriques, il sera nécessaire d’expliquer la structure atomique des métaux. Le professeur de physique pourra, bien entendu, la présenter comme il le fait d’habitude.