L'Électricité
Activités et Leçons
💡 Que sais-je ? (Échauffement à l'oral)
Pour débuter ce nouveau chapitre sur l'électricité, testons tes idées et tes réflexions à l'oral avec ce petit quiz d'introduction. Clique sur l'image pour lancer les questions !
⚡ 1. Les dipôles électriques
Observe attentivement le schéma ci-dessous.
Identifier chaque composant en utilisant les termes suivants :
Pile, Lampe, Fil, Interrupteur.
🔌 2. Circuit fermé / ouvert
Observe le schéma ci-dessous.
La lampe ne s'allume pas. Propose une explication.
⚠️ 3. Les dangers de l'électricité
Observe la photographie ci-dessous.
Explique pourquoi cette situation est dangereuse en utilisant les termes
suivants :
conducteur, courant, électricité, métal.
🎯 Problématique du Chapitre 5
L'électricité est omniprésente dans notre quotidien : on l'utilise pour faire fonctionner les télévisions, les lampes, les ordinateurs, etc.
Comment réaliser des circuits électriques tout en respectant les consignes de sécurité ?
Comment équiper le rover Astra-6 de son projecteur et de sa foreuse en réalisant des circuits simples ?
Comment fabriquer un jeu de kermesse en utilisant un circuit électrique avec alarme sonore et lumineuse ?
🚀 Partie 1 : Mission Mars — Équipe le Rover d'exploration Astra-6
Le rover Astra-6 vient d'atterrir sur Mars pour explorer une grotte volcanique sombre et prélever des échantillons de roche. En tant qu'ingénieur de la mission spatiale au centre de contrôle, tu dois concevoir et tester la maquette du système électrique du rover : son projecteur de nuit et sa foreuse d'échantillons.
Le rover Astra-6 explore une grotte volcanique martienne avec son projecteur et sa foreuse.
🤔 Activité 1 — Le projecteur de navigation (Circuit simple avec 1 lampe)
La mission : Pour que le rover puisse voir dans
l'obscurité des grottes martiennes, installe son projecteur principal et ajoute une commande
pour l'allumer uniquement lorsque c'est nécessaire (afin d'économiser la batterie).
Comment réaliser un circuit simple avec une
pile, une lampe et un interrupteur pour commander le projecteur du rover ?
📂 Ressources — Activité 1
Doc. 1 Les composants d'un circuit électrique
La
Pile (générateur)
Fournit l'énergie électrique. Elle possède une borne positive (+) et une borne négative (−).
La
Lampe (récepteur)
Transforme l'énergie électrique en lumière. Représentée par un cercle avec une croix ⊗.
L'Interrupteur
(commande)
Permet d'ouvrir (interrompre) ou de fermer (laisser passer) le courant.
Relient les dipôles entre eux et permettent au courant électrique de circuler.
Doc. 2 Schéma normalisé du projecteur (Activité 1)
Pour réaliser le projecteur de navigation du rover Astra-6, il faut brancher en une seule boucle :
- 1 pile (le générateur d'énergie)
- 1 lampe (le projecteur)
- 1 interrupteur (la commande ON/OFF)
- des fils conducteurs pour relier les bornes
Schéma normalisé du circuit du projecteur du rover Astra-6.
Doc. 3 Circuit ouvert vs Circuit fermé
🔴 Circuit ouvert — Lampe éteinte
L'interrupteur est ouvert : la boucle est interrompue. Le courant ne peut pas circuler. Le projecteur reste éteint.
🟢 Circuit fermé — Lampe allumée
L'interrupteur est fermé : la boucle est complète. Le courant circule de la borne + vers la borne −. Le projecteur est allumé.
🤔 Activité 2 — La foreuse d'échantillons (Circuit avec 1 lampe ET 1 moteur)
La mission : Le rover est arrivé devant une roche
martienne intéressante. Il doit activer sa foreuse (le moteur) tout en gardant son projecteur
allumé pour éclairer et filmer le prélèvement.
Comment réaliser un circuit comportant à la
fois une lampe ET un moteur alimentés par la même pile ?
📂 Ressources — Activité 2
Doc. 4 Le moteur électrique
Le moteur électrique est un récepteur : il transforme l'énergie électrique fournie par la pile en énergie mécanique (mouvement de rotation).
Dans la maquette du rover Astra-6, ce moteur entraîne le foret pour percer la roche martienne et recueillir les poussières minérales.
Symbole normalisé du moteur
Doc. 5 Schéma du circuit avec lampe + moteur (Activité 2)
Circuit complet du rover : projecteur (lampe) + foreuse (moteur).
Pour que le projecteur et la foreuse fonctionnent ensemble à l'aide de la même pile, les dipôles sont branchés en série (les uns à la suite des autres).
Ordre dans la boucle : Pile (+) → Interrupteur → Lampe → Moteur → Pile (−).
💻 Outil Numérique — Simulateur de Circuit Électrique
Dans l'activité 2, le travail est réalisé sur ordinateur à l'aide de ce simulateur interactif pour concevoir, tester et valider virtuellement le circuit du rover Astra-6.
📚 Vocabulaire à retenir — Partie 1
Dipôle qui produit et fournit le courant électrique au reste du circuit (exemple : pile, batterie, alternateur).
Dipôle qui reçoit le courant électrique et convertit l'énergie électrique (lampe → lumière, moteur → rotation).
Boucle conductrice ininterrompue reliant les bornes du générateur. Le courant circule et les récepteurs fonctionnent.
Circuit présentant une coupure (interrupteur ouvert, fil déconnecté). Le courant ne peut pas circuler.
Composant électrique comportant exactement deux bornes de connexion (pile, lampe, moteur, interrupteur).
Mode de connexion dans lequel les composants sont branchés les uns à la suite des autres dans une seule et même boucle.
🎮 Partie 2 : Fabrique le jeu « Touche pas le fil ! »
Pour la kermesse du collège, ta classe doit concevoir le stand du « Fil infernal » : le joueur tient un anneau métallique et doit parcourir un fil de fer sinueux sans jamais le toucher. En cas de contact, une alarme sonore retentit et un témoin lumineux s'allume !
Le stand « Touche pas le fil ! » : une application ludique du circuit électrique et des conducteurs !
🤔 Problématique
Comment concevoir et fabriquer le jeu « Touche pas le fil » en exploitant les propriétés conductrices des métaux et un circuit électrique avec alarme sonore et lumineuse ?
📂 Ressources
Doc. 1 Principe du jeu et conductivité des métaux
Le fonctionnement du jeu repose directement sur la conductivité électrique des métaux :
- Le fil de fer constituant le parcours est un métal → c'est un conducteur électrique.
- L'anneau tenu par la main du joueur est également métallique et conducteur.
- Tant qu'il n'y a pas de contact : le circuit reste ouvert, aucun courant ne circule, l'alarme est silencieuse.
- Dès que l'anneau touche le fil : le contact établit la liaison métallique et ferme le circuit → le buzzer sonne et la lampe s'allume !
Le couple « anneau + fil » se comporte exactement comme un interrupteur que l'on fermerait par inadvertance.
Doc. 2 Schéma électrique du jeu « Touche pas le fil »
En cas de contact, la boucle se ferme : le buzzer retentit et la lampe s'allume.
Le circuit comprend 5 éléments connectés en série :
- Pile plate 4,5V → générateur qui alimente le système.
- Buzzer (sonnerie) → émetteur de l'alarme sonore.
- Lampe ou DEL → témoin lumineux d'erreur.
- Fil de fer sinueux → constitue la première borne de contact.
- Anneau métallique du joueur → constitue la seconde borne de contact mobile.
Doc. 3 Matériel nécessaire et protocole de fabrication
⚡ Matériel électrique
- 🔋 1 pile plate 4,5 V
- 🔔 1 buzzer (sonnerie piézo)
- 💡 1 lampe (ou 1 DEL avec résistance)
- 〰️ Fils de connexion avec pinces crocodiles
🔨 Matériel de construction
- 📏 1 fil de fer rigide dénudé (environ 50 cm)
- 🪵 1 support isolant (planche bois ou carton épais)
- 🔗 1 fil métallique fin pour former l'anneau
- 🧻 Ruban isolant ou pâte adhésive
📋 Étapes de fabrication
- Tordre le fil de fer pour créer un tracé avec virages
- Fixer les deux extrémités sur le support en bois
- Façonner l'anneau et l'enfiler autour du parcours
- Brancher la pile, la lampe et le buzzer en série
- Relier une borne à l'anneau et l'autre au fil de parcours
- Tester le fonctionnement en provoquant un contact
Doc. 4 Analyse physique : rôle des conducteurs et des isolants
- Le fil de fer (métal) → conduit le courant
- L'anneau (métal) → conduit le courant
- Les fils en cuivre → assurent les connexions
- Les bornes métalliques de la pile
- Le support en bois ou carton → bloque le courant
- La gaine plastique des fils → isole le montage
- L'air entre l'anneau et le fil → isolant parfait hors contact
Le jeu « Touche pas le fil » met en valeur deux grands concepts : le circuit fermé / ouvert et la différence entre conducteurs et isolants. Hors contact, l'air entourant le fil isole l'anneau (circuit ouvert). Dès le contact physique entre les deux métaux conducteurs, la boucle se ferme, permettant au courant de circuler et de déclencher les récepteurs (alarme sonore et lumineuse).
📚 Vocabulaire à retenir — Partie 2
Matériau permettant le déplacement facile des charges électriques. Tous les métaux sont d'excellents conducteurs.
Matériau empêchant le passage du courant électrique dans des conditions normales (plastique, bois sec, verre, air sec).
Dipôle récepteur convertissant l'énergie électrique en signal sonore d'alerte.
Mise en contact direct de deux matériaux conducteurs permettant d'établir la continuité du circuit électrique.