UAA 5 – FSC
Clarifications
Avertissement :
L’ensemble des documents et fiches disponibles pour cette UAA ont été mis à jour en juin 2020, suite aux recommandations de l’épreuve externe de 2018 en sciences.
Le document suivant s’adresse aux enseignants et clarifie les concepts suivants :
- Circuit électrique de base
- Association de générateurs et de récepteurs
- Grandeurs électriques
- Sécurité électrique
Par ailleurs, vous avez également accès à des conseils didactiques, un répertoire de fiches d’activité (expériences…) et des ressources.
Conseils
Compétence à mettre en place
Sur base d’une démarche d’investigation, expliciter les conditions d’utilisation d’appareils électriques.
Visée de l’UAA
La visée de cette UAA est d’amener les élèves à acquérir les notions nécessaires à une utilisation correcte des installations et appareils électriques domestiques, avec un accent particulier sur la protection des personnes et du matériel. Les notions (intensité de courant, tension, résistance) ne doivent pas être considérées comme des buts en soi, mais comme des appuis conceptuels au service de la compétence générale à développer. Ainsi, il est utile de comprendre la notion de résistance et la loi liant la résistance et l’intensité de courant si l’on veut comprendre les risques auquel on s’exposerait si un courant électrique devait traverser notre corps. Il est important de pouvoir expliciter les conditions de circulation du courant dans les circuits électriques domestiques pour un usage correct et sans danger de ceux-ci (éviter les courts-circuits, éviter la surchauffe par mise en parallèle d’appareils de puissance…). Il est utile de pouvoir utiliser les notions de puissance et d’énergie afin de comprendre une facture électrique et de prendre des mesures d’économies.
Les apprentissages seront donc intégrés à cette visée pratique, en lien avec la vie quotidienne. Les mesures de grandeurs électriques se centreront sur le strict nécessaire : la résistance du corps (à l’aide d’un ohmmètre), et la consommation électrique (à l’aide d’un énergimètre).
Les attendus de ce chapitre tracent deux cheminements conceptuels principaux, l’un centré sur la consommation et les économies d’énergie, l’autre sur la sécurité électrique.
La suite du document de conseils didactiques est donc composé de deux parties :
- Circuit et énergie électrique
- Résistance et sécurité électrique
Pour chacune de ces parties, vous trouverez :
- des préconceptions et difficultés des élèves,
- les développements attendus du programme,
- des exemples de situations d’apprentissage,
- les principales notions exprimées pour les élèves,
- des remarques pour le professeur sous forme de FAQ,
- des liens avec les autres disciplines ou avec la vie courante.
Répertoire
| Type de fiches | Descriptif | Développements attendus principalement visés |
| Fiches d’activité (FA) | ||
| FA1 "Mise en scène du circuit électrique" | Mettre en scène tous les élèves d’une classe pour représenter les différents éléments d’un circuit électrique simple | C1, C4 |
| FA2 "Plaque signalétique d’un appareil électrique" | Analyser la plaque signalétique d’un appareil électrique pour en déduire des informations sur les grandeurs électriques qui le caractérisent quand il se trouve dans un certain mode de fonctionnement, en vue d'une utilisation en toute sécurité. | A5, A6, T1 |
| FA3 "J'ai disjoncté, Dieu merci !" | Comprendre comment on protège une installation électrique contre les intensités excessives de courant électrique. | C6, A2 |
| FA4 "Protection contre les risques d’électrocution" | Établir le lien entre différentes caractéristiques des appareils électriques et la sécurité | C6, T2 |
| Fiches d’expérience (FE) | ||
| FE1 "Électrisation et circuit électrique" | Comprendre le rôle du générateur et celui du récepteur à partir de l’observation du fonctionnement d’une machine électrostatique mise en circuit avec un récepteur. Relier la notion de tension à une transformation d’énergie, et la notion de courant à une quantité de charges. | C1, C2, C3, C4 |
| FE2 "Circuits et schémas électriques" | Reconnaître les principes de base du fonctionnement d’un circuit électrique, se familiariser avec les schémas de circuits et concevoir des circuits devant remplir quelques fonctions précises. | C4, A1 |
| FE3 "Électricité et transformation d'énergie" | Rechercher les transformations d’énergie se produisant d’une part dans les générateurs et d’autre part dans les récepteurs. Etablir les liens avec les effets du courant. | C2, C3, C4 |
| FE4 "Combien d'énergie consomme mon smartphone ?" | Mesurer la puissance instantanée ou la quantité d’énergie électrique utilisée par un récepteur, dans une perspective de consommation responsable. Illustrer la loi de la puissance P = U.I. | C5, A5, T1 |
| FE5 "Générateurs/moteurs à manivelle" | Utiliser différents composants tantôt comme récepteur et tantôt comme générateur et établir les liens avec des technologies de la vie courante. | C2, C3, C4 |
| FE6 "Effet thermique et résistance électrique" | Décrire les effets thermiques et lumineux du courant électrique. Mettre l’augmentation de l’effet thermique en relation avec l’augmentation du courant.Expliquer la variation du courant circulant dans un circuit en fonction de sa résistance. | A2, A3, A4 |
| Fiches d’investigation (FI) | ||
| FI1 "Une facture bien chargée" | Mener une investigation visant à réduire le montant d'une facture d'électricité. | C3, C5, A4, T1 |
| FI2 "Comment éviter l'électrocution ?" | Mener une investigation permettant de comprendre le mécanisme de l’électrocution, ses facteurs de risques et les moyens de s’en protéger. | C4, C6, A2, A4, T2 |
| Fiches techniques | ||
| FT1 "Notice d'utilisation de la boîte d'électricité de base (BEB)" | ||
| FT2 "Les analogies en électricité" | ||
Ressources
Description générale
La mesure des grandeurs électriques peut se faire soit avec des appareils dédiés, qui ne permettent de réaliser qu’un seul type de mesures (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre), soit à l’aide d’un multimètre, qui permet de réaliser des types de mesure différents. L’appareil est analogique quand on lit la déviation d’une aiguille sur une échelle graduée et il est digital ou numérique quand un nombre s’affiche sur son écran.
Bien qu’étant l’appareil de mesure le moins cher et le plus répandu sur le marché, le multimètre est donc d’un usage assez complexe, et l’utilisation de toutes ses fonctions ne sont pas forcément requises pour tous les élèves.
Réalisées à l’initiative de l’IFEC, ces séquences vidéos ne sont pas directement destinées aux élèves : elles visent surtout à aider l’enseignant à concevoir et mener des expériences en classe. N’hésitez pas à nous transmettre vos commentaires et desiderata, en suivant ce lien vers un petit formulaire d’enquête.
Il est à noter qu’on peut utilement remplacer les résistances par des petites ampoules.
La plus grande partie du matériel présenté est disponible par l’intermédiaire de la Centrale des Marchés de la SeGEC.
Le plus souvent, une résistance est identifiée avec des bagues de couleurs (anneaux). Chaque couleur correspond à un chiffre. La correspondance entre les chiffres et les couleurs des anneaux permet de déterminer la valeur d’une résistance ainsi que sa tolérance.
Réalisées à l’initiative de l’IFEC, ces séquences vidéos ne sont pas directement destinées aux élèves : elles visent surtout à aider l’enseignant à concevoir et mener des expériences en classe. N’hésitez pas à nous transmettre vos commentaires et desiderata, en suivant ce lien vers un petit formulaire d’enquête.
Notons que le raccordement proposé rend compte du fait que dans la plupart des prises belges, les deux phases sont actives (il n’y a pas de neutre).
La plus grande partie du matériel présenté est disponible par l’intermédiaire de la Centrale des Marchés de la SeGEC.
La prise électrique et la mise à la terre
La prise électrique avec ou sans neutre
La prise électrique et les risques d’électrocution