À propos de cette expérience
Une lampe de poche, une sonnette et une voiture jouet ont toutes besoin de la même chose : un circuit fermé qui part d’une borne de la pile, traverse l’appareil et revient à l’autre borne. Dans cette activité, les enfants relient une pile, une ampoule et un interrupteur avec des fils et découvrent par eux-mêmes quels montages fonctionnent. Quatre énigmes présentent les erreurs classiques : les deux fils reliés à la même partie de l’ampoule, une coupure dans le circuit, un interrupteur laissé en position arrêt et deux ampoules partageant le même trajet.
Objectifs pédagogiques
- Construis un circuit simple qui allume une ampoule
- Explique qu’un circuit doit former une boucle complète, sans coupure
- Repère les deux contacts d’une ampoule et explique pourquoi il faut utiliser les deux
- Utilise un interrupteur pour ouvrir et fermer un circuit
- Décris comment l’ajout de piles ou d’ampoules change la luminosité des ampoules
Comment l’utiliser
- 1Avant de toucher quoi que ce soit, demande : combien de fils penses-tu qu’il faut pour allumer une ampoule ? Note ta réponse.
- 2Construis un circuit qui allume l’ampoule. Essaie ensuite de l’allumer avec un seul fil. Est-ce possible ?
- 3Essaie l’énigme 1. Où les fils touchent-ils l’ampoule ? Déplace un fil pour allumer l’ampoule.
- 4Essaie le casse-tête 2 et le casse-tête 3. Explique chaque défaut en une phrase.
- 5Ajoute l’interrupteur à ton circuit fonctionnel. Est-ce important de savoir où tu le places dans la boucle ?
- 6Passe à 1 pile, puis à 3 piles. Qu’arrive-t-il à l’ampoule ? Pourquoi la tension est-elle indiquée sur les ampoules ?
- 7Essaie le casse-tête 4. Trouve comment brancher deux ampoules pour qu’elles brillent toutes les deux.
Le modèle
Hypothèses
- Chaque pile fournit 1,5 V. L’ampoule est une ampoule de lampe torche de 2,5 V et 0,3 A, considérée comme une résistance fixe ; sa luminosité dépend donc du courant.
- Les fils n’ont pas de résistance. Un fil qui relie directement + à − provoque un court-circuit : la pile chauffe et rien d’autre ne fonctionne.
- Une ampoule a deux contacts : la pointe située dessous et le culot métallique à vis. Le filament les relie à l’intérieur du verre.
- Une ampoule grille lorsque le courant dépasse environ 1,6 fois sa valeur nominale. Les filaments réels peuvent varier.
À essayer en classe
- Q1Pourquoi une ampoule a-t-elle besoin de deux fils et pas d’un seul ?
- Q2Une lampe de poche ne fonctionne pas. Donne trois causes possibles différentes.
- Q3Pourquoi est-il dangereux de relier les deux bornes d’une pile avec un simple fil ?
- Q4Deux ampoules montées en série brillent moins qu’une seule. Pourquoi ?
- Q5Cite trois matériaux que tu pourrais utiliser à la place d’un fil pour fermer le circuit, et trois qui ne fonctionneraient pas.
Foire aux questions
Que représentent les tirets qui se déplacent le long des fils dans le laboratoire ?
Ils indiquent les fils qui font partie de la boucle fermée. Dans un vrai fil, on ne peut rien voir bouger : de minuscules particules chargées appelées électrons se déplacent dans le métal tout autour de la boucle, en même temps.
Est-il prudent d’essayer de provoquer un court-circuit à l’école ?
Avec une petite pile, cela ne fait que chauffer la pile et le fil, et décharger la pile, mais il ne faut pas le faire exprès. Ne le faites jamais avec le secteur ni avec des batteries rechargeables, qui peuvent devenir très chaudes ou prendre feu.
Comment faut-il câbler le Puzzle 4 ?
Donnez à chaque ampoule son propre chemin de retour vers la batterie : un fil relie la borne + à la pointe de chaque ampoule, et un autre relie le côté de chaque ampoule à la borne −. C’est ce qu’on appelle un circuit en parallèle. Chaque ampoule reçoit toute la tension de la batterie, donc les deux brillent fortement.