Électricité pour enseignants de primaire : modèles pour y comprendre quelque chose

Bonne remarque, c'est pour ça que l'analogie avec la chaine de vélo, ou l'analogie hydraulique est très efficace là dessus. Les maillons ne vont pas vite, mais tous les maillons se mettent à bouger ENSEMBLE.

Pour éviter les tours et les tours, je donne mon modèle de la pile électrique pour clarifier les choses et expliquer pourquoi il y a AUTANT de "grains d'électricité" dans une pile "usée" que dans une pile "neuve".

*Avale sa salive et essaye de digérer la proposition selon laquelle en science, il n'y a pas de vrai ou de faux.*


Aranel, tu es très clair et j'apprécie beaucoup ce fil de discussion pour les remises à jour scientifiques sur un sujet qui m'est toujours passé au dessus de la tête.

Je trouve très progressif ta manière d'attendre d'avoir vu les cations et les anions pour revoir la notion de sens du courant en rapport avec la charge des électrons.

Pour ma culture personnel, le coup du courant qui va en sens inverse de celui des électrons, c'est une convention, le vestige d'une ancienne erreur ou bien cela correspond-il à quelque chose ?

Aranel53 a écrit:Bonne remarque, c'est pour ça que l'analogie avec la chaine de vélo, ou l'analogie hydraulique est très efficace là dessus. Les maillons ne vont pas vite, mais tous les maillons se mettent à bouger ENSEMBLE.

Pour éviter les tours et les tours, je donne mon modèle de la pile électrique pour clarifier les choses et expliquer pourquoi il y a AUTANT de "grains d'électricité" dans une pile "usée" que dans une pile "neuve".

Il n'y a pas d'inertie dans la transmission du mouvement d'un électron à l'autre ?

Si, il y en a, bien sûr, mais pas en primaire, pas collège et même pas en lycée... On se place toujours dans ce qu'on appelle "l'approximation des régimes quasi-stationnaires". Ce qui veut dire que l'établissement du courant est instantané. En classes prépa ou à la fac, on va mesurer la vitesse de propagation de l'information (de la mise en mouvement ordonné des électrons) lors d'un "échelon de tension" par exemple et on va trouver une vitesse proche de la vitesse de la lumière, donc finie, mais imperceptible sans appareillage sensible.

doctor who a écrit:
Pour ma culture personnel, le coup du courant qui va en sens inverse de celui des électrons, c'est une convention, le vestige d'une ancienne erreur ou bien cela correspond-il à quelque chose ?

Et bien, pour faire simple, les gens qui ont travaillé sur le courant n'avaient pas encore l'électron. Le courant était pas bien clair et ils parlaient des "deux électricités" même dans les métaux, c'est ampère qui a amené la convention :

c’est l’occasion pour Ampère de proposer une convention commode :
«Il suffit de désigner la direction du transport de l’un des principes électriques, pour indiquer, en même temps, le sens du transport de l’autre ; c’est pourquoi, en employant dorénavant l’expression de courant électrique pour désigner le sens dans lequel se meuvent les deux électricités, nous appliquerons cette expression à l’électricité positive, en sous-entendant que l’électricité négative se meut en sens contraire».
C’est donc encore une convention que nous propose Ampère. Ainsi quand dans la suite de ses travaux il nous parle du sens du courant
électrique il faut retenir qu’il désigne le sens de circulation du fluide positif.

Lire : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] pour plus de détails ! (très instructif)

*

C'est exactement mon point de vue sur les évolutions de la science, ça perturbe parfois certains élèves de se dire que notre vision actuelle des choses n'est pas la "vérité", car dans ce cas, chaque époque a eu sa vérité...

Al a écrit:En 5ème, je ne précise pas la charge des électrons, on n'en a pas besoin pour expliquer le courant. Je ne pense pas que tu précises la charge des "grains d'électricité".

Je ne précise rien, c'est pour ça que je me sens plus à l'aise de dire les "grains d'électricité" se déplacent, et ce déplacement est le courant électrique qui va du (+) vers le (-) car ces grains vont du (+) vers le (-). Si je parlais d'électrons à ce moment là, je me sentirais malhonnête car les électrons vont dans l'autre sens. Après c'est un détail discutable car parler du déplacement de "grains" qui en fait n'existent pas n'est pas terrible non plus. Mais on va dire que c'est par rapport à moi-même.

En tous cas, si on parle des électrons, je crois que nous sommes d'accord de ne pas mentionner leur charge !

*

Cachotiers !!!

*

Aranel53 a écrit:C'est exactement mon point de vue sur les évolutions de la science, ça perturbe parfois certains élèves de se dire que notre vision actuelle des choses n'est pas la "vérité", car dans ce cas, chaque époque a eu sa vérité...

... et il n'y a pas loin jusqu'au moment où ils t'expliquent que finalement, la science, elle ne sait pas grand'chose et elle se plante tout le temps, et en plus elle se permet d'enseigner et d'avoir le haut du pavé au bahut.

Alors que l'immam du coin, lui, il SAIT, et son savoir est immuable...



Bon, sur l'électricité, les immams, ils ne nous cherchent pas trop. Ils attaquent plutôt sur les dinosaures ou sur des trucs du genre. Mais bon, c'est pour dire que parfois on tend les verges pour se faire battre.

En effet...

Et on n'a pas été préparés à ça. Ce fut d'ailleurs un choc à JBC de voir à quel point le religieux était présent sur du créationnisme de tous bords.
Je dois dire que (par exemple) quand Aminata a posé son stylo, croisé les bras, et dit après avoir "tchippé" : "moi, je crois pas aux planètes !" je suis resté coi... Mais, mais, mais et ma séance sur le système solaire alors ?

Bref, en tous cas, est-ce que ça va mieux avec la chaîne de vélo pour savoir ce que c'est le courant électrique ?

Heu... j'avoue ou j'avoue pas ?

J'ai bien compris le point de vue d'Aminata, et j'adorerais comprendre le tien, mais malheureusement, je n'ai pas compris pourquoi la pile ça faisait une chaîne de vélo.

Voici ce que j'ai retenu :

- l'électricité est partout, mais le courant bouge quelquefois
- y'a pas de séparation conducteur / isolant mais un continuum, comme chaud / froid
- y'a des machins qui bougent à l'intérieur de la matière, ce qui est normal parce que c'est dans les atomes, et dans les atomes on peut bouger
- il y a un sens conventionnel du courant, mais rien ne circule dans le sens en question
- il vaut mieux lever deux bras qu'un pour expliquer le courant (à supposer qu'on ait compris soi-même)
- la prise, ou la pile, ne contiennent pas d'électricité, mais elles permettent de mettre en branle des "trucs", qu'on n'appellera pas des électrons mais on en meurt d'envie, qui bougent tous en même temps
- y'a une histoire de chaîne de vélo, mais je n'ai pas compris. Depuis que je fais du vélib, quand la chaîne saute, je rends le vélo et je m'éloigne en sifflotant. [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Rikki a écrit:
- l'électricité est partout, mais le courant bouge quelquefois
- y'a pas de séparation conducteur / isolant mais un continuum, comme chaud / froid
- y'a des machins qui bougent à l'intérieur de la matière, ce qui est normal parce que c'est dans les atomes, et dans les atomes on peut bouger
- il y a un sens conventionnel du courant, mais rien ne circule dans le sens en question
- il vaut mieux lever deux bras qu'un pour expliquer le courant (à supposer qu'on ait compris soi-même)
- la prise, ou la pile, ne contiennent pas d'électricité, mais elles permettent de mettre en branle des "trucs", qu'on n'appellera pas des électrons mais on en meurt d'envie, qui bougent tous en même temps
- y'a une histoire de chaîne de vélo, mais je n'ai pas compris. .

Tu étais plus claire quand tu ne comprenais pas. :lol:

Le premier électron part à droite, pousse le second qui part lui aussi à droite, et cela un nombre incalculable de fois. ET comme ça va très vite, quasiment simultanément, un électron arrive de la gauche pour prendre la place du premier.

Pense aux vogues et aux chenilles. Tout bouge en même temps.

D'accord. Les électrons bougent en même temps.

Mais... heu... et alors ? Ca change quoi ? Il tourne, le courant, ou il tourne pas ?

Moi, je dis au enfant que ça tourne dans le circuit, et que quand c'est ouvert, ça ne tourne plus. Un peu neuneu, mais jusqu'à présent, ça a été assez reproductible, donc rassurant.

Quant à l'histoire d'Aminata, elle mériterait un fil à part, car son problème n'est pas électrique.

Ok ! on va y arriver !

Rikki, as-tu lu mon document sur la chaîne de vélo (dans le premier message) ? j'espère qu'il est assez clair, mais c'est pas sûr. Et ma progression de 5e ? J'ai essayé de la faire progressive...

Sinon, comme dit docteur who c'est ça, sauf que c'est pas ça, hein, mais "tout ce passe comme si" c'était ça.

D'ailleurs une collègue faisait faire aux élèves une situation intéressante avec les mains.

En découpant des boites d'oeuf, elle récupérait les "creux". Elle en collait un à chaque extrémité de bandes de carton. Ensuite avec plusieurs de ces bandes de cartons (qui contiennent donc chacune deux logement) elle faisait une boucle posée sur des tables en les plaçant à la suite. Ensuite elle plaçait une balle de ping pong dans chaque creux de boite d'oeuf en plaçant un élève devant chaque bande de carton. Si vous avez suivi, le gamin a donc devant lui deux balles de ping pong, une pour chaque main. Ensuite elle demandait à un autre élève de "battre la mesure" en tapant dans ses mains lentement. A chaque fois que l'élève "chef d'orchestre" tapait dans ses mains, les élèves devaient prendre la balle du logement de gauche avec leur main gauche et la poser dans celui de droite de leur bande et en même temps prendre la balle à leur droite avec la main droite et la poser dans le creux de la bande de l'élève suivant (donc dans le logement de la bande de l'autre l'élève qui venait d'enlever la balle qui y était). Et comme chaque "creux" contient une balle au début, pour qu'on puisse déplacer les balles il faut que tout le monde bouge ses balles en rythme tous en même temps.
C'est très visuel, mais en mode texte j'ai peur... c'est assez clair ?

J'ai laisse tombé en 5e car ça prend trop de temps mais en primaire ça peut être marrant à faire faire car on comprend bien qu'il faut que tous les "grains" avancent tous ensemble.

Le must était une bande de carton représentant un interrupteur ouvert : les balles avaient été collées dedans à la super glue. L'élève qui les avait a donc essayé de les bouger sans succès et tous les autres lui criaient dessus en disant "allez bouge ! si tu bouge pas , nous on nepeut pas bouger !". Et lui il répondait "mais je peux pas...". Et oui , un interrupteuir ouvert (isolant) bloque le déplacement de tous les grains de la boucle.

Rikki a écrit:D'accord. Les électrons bougent en même temps.

Mais... heu... et alors ? Ca change quoi ? Il tourne, le courant, ou il tourne pas ?

Moi, je dis au enfant que ça tourne dans le circuit, et que quand c'est ouvert, ça ne tourne plus. Un peu neuneu, mais jusqu'à présent, ça a été assez reproductible, donc rassurant.

Quant à l'histoire d'Aminata, elle mériterait un fil à part, car son problème n'est pas électrique.

Quand le courant existe, les électrons se déplacent dans le circuit et il en rentre autant dans la pile que ce qu'il en sort (mais ce ne sont pas les mêmes). Quand le circuit est ouvert, tous les électrons s'arrêtent en même temps, oui.

Par contre ne plus parler "d'électricité", hein les électrons ils sont partout mais pour les bouger c'est pas évident.
Les électrons dont le mouvement fait briller une lampe quelques minutes ne viennent pas directement de la pile, ils étaient dans le filament, dans le culot, et dans les fils de connexion. Ils ont été poussés par ceux qui sont sortis de la pile (et en ont fait rentrer autant dans la pile de l'autre côté d'ailleurs).

Bilan positif : j'ai compris ton premier message ! Et j'ai compris du coup l'image de la chaîne de vélo, et le coup des œufs. Excellent.

Je n'ai rien compris au second.

Bon, à part ça, tu as vu la bonne nouvelle ? Mademoiselle ma fille est prise en prépa à Lakanal, elle va faire une hypokhâgne A/L, je suis super contente ! Elle n'y fera pas beaucoup de physique, c'est sûr, mais bon...

C'est super pour ta fille !

À la relecture, je ne suis pas content de mon deuxième message non plus... je me suis beaucoiup appliqué pour rendre compréhensible le premier et j'ai relâché ensuite .

Pour dire que les électrons avancent très lentement, donc ceux qui passent dans le filament d'une lampe quand elle brille étaient juste avant la lampe quand on a fermé l'interrupteur.

Rikki a écrit:Bilan positif : j'ai compris ton premier message ! Et j'ai compris du coup l'image de la chaîne de vélo, et le coup des œufs. Excellent.

Je n'ai rien compris au second.

Bon, à part ça, tu as vu la bonne nouvelle ? Mademoiselle ma fille est prise en prépa à Lakanal, elle va faire une hypokhâgne A/L, je suis super contente ! Elle n'y fera pas beaucoup de physique, c'est sûr, mais bon...

Trop bien, LLK !

Y'a un truc qui m'ennuie. C'est que toutes ces activités sont descriptives du courant continu et qu'un gosse qui ne se tournera pas vers des études scientifiques n'aura pas notion de courant alternatif, alors que c'est ce qui est le plus " courant " ?

En effet, bonne remarque le courant continu est presque anecdotique de nos jours (quoique il revient en force).
Mais le courant alternatif est quand même vu en collège et donc est censé être vus par tous les élèves quand même ! Mais seulement en classe de 3e, en lien avec la production de l'électricité dans les centrales avec l'alternateur.

Ensuite, je vous conseille violemment de faire mumuse avec cette petite animation de l'université du coloraado. C'est vraiment très bien !

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Heu... quand on branche une pince crocodile sur une grosse pile carrée, ça fait du courant continu ?


Je sais que dans les prises, y'a du 220 V alternatif, mais je ne sais pas ce que ça veut dire.

Et ça change quelque chose, au niveau du primaire ?

Les piles et les batteries, ou mêmes les cellules photovoltaïques des panneaux solaires "poussent" les électrons du circuit dans un seul sens et crée donc ce qu'on appelle un "courant continu" (qui va toujours dans le même sens, DC pour direct current en anglais). La borne (+) de la pile est toujours une borne (+)...

Poiur une prise électrique, les électrons se déplacent tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, et ils changent de sens 100 fois par seconde environ. Donc ils bougent à peine mais tout se passe comme si c'était du courant continu. Un filament de lampe n'a pas le temps ,de refroidir avant d'être échauffé à nouveau par le mouvement de électrons qui ont changé de sens et on voit une lampe à incandescence briller normalement. Pour les tubes à décharge, on le voit, si on déplace rapidement la main devant on va voir des images saccadées à causes des allumages/extinctions du tube.

En primaire, ce n'est pas à aborder à mon avis.

Mais c'est bien visuel tout ça avec le logiciel mentionné ci dessus. Je vais le mettre aussi dans mon premier message d'ailleurs.

Aranel53 a écrit:Mais le courant alternatif est quand même vu en collège et donc est censé être vus par tous les élèves quand même ! Mais seulement en classe de 3e, en lien avec la production de l'électricité dans les centrales avec l'alternateur.

hurl]

Ouais ! On va demander à fiston, bac L, ou à la petite qui est admise à LLK en HK, ce qu'ils pensent du courant alternatif ! Ça risque d'être saignant.

Je vous le fais en direct live. Il paraît que la petite qui est admise à LLK a eu un bon prof de physique au collège...

"Je ne sais pas, je ne m'en souviens pas du tout, mais c'est possible qu'on l'ait vu.
Je suis en L ! Maman, là, je révise ma géo, s'teuplé !"