·Objectif :                  Expliquer le passage du courant électrique dans les métaux.

·Niveau : 3ème

·Durée de la séquence : 25 min

·Pré requis :          -Savoir que les métaux sont des conducteurs de courant électrique.

                                               -Connaître la structure d’un atome (constituants et charges électriques).

·Problèmes techniques :

Cette étude nécessite l’installation sur chaque station de votre salle informatique du logiciel gratuit ANIMELEC téléchargeable sur le

site http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/phch/fichiers/college/troisieme/animelec.exe

·B2I :

Il est possible d’évaluer une compétence du domaine 3 du B2I collège à partir de cette activité :

« C.3.6 : Je sais utiliser un outil de simulation. »

·Déroulement de la séquence :

5 min : Mise en place et prise d’informations :

1-Les élèves peuvent se placer en binôme sur chaque station afin d’échanger leurs opinions sur les questions posées.

2-Les élèves doivent attentivement lire le texte avant de lancer le logiciel.

20 min : Détermination du mouvement des électrons libres selon les circonstances :

1-L’élève lance l’animation et identifie les atomes et les électrons libres sur l’animation.

®L’élève identifie parfaitement les électrons libres mais prend souvent les sphères vertes pour des noyaux d’atomes.

2-L’élève ferme l’interrupteur tout en conservant une tension de 0V entre les bornes du générateur et constate que le mouvement des

électrons libres est désordonné.

®Le professeur peut mentionner que dans chaque objet métallique de la class « fourmillent » sur place des électrons libres.

3-L’élève augmente progressivement la tension entre les bornes du générateur et constate que les électrons libres se déplacent de plus en

rapidement et dans le même sens (de la borne négative vers la borne positive) et précise le rôle du générateur.

®A ce stade le professeur insiste sur le fait que le générateur ne fabrique pas les électrons libres mais se contente de les mettre en

mouvement.

4-L’élève complète le schéma du circuit électrique à l’aide de flèches colorées en comparant le sens de déplacement des électrons

libres par rapport au sens conventionnel du courant.

®La question « pourquoi avoir choisi le sens du courant opposé au sens de déplacement des électrons libres ? » est inévitable car, à ce

stade, la conduction électrique dans les solutions n’a pas encore été étudiée.

·Remarque : Si l’élève se fie à la simulation, il peut conclure que les électrons libres se déplacent très rapidement puisque, lorsqu’il

allume une lampe, la lampe s’allume instantanément après avoir fermé l’interrupteur. Afin de gommer cette fausse représentation, le

professeur peut utiliser des balles de tennis alignées mais collées qui symbolisent les électrons libres. Un faible déplacement de la balle

placée en queue de peloton met instantanément en mouvement la balle en début de file ce qui prouve que le « signal de départ » (c’est à

dire le courant électrique) se propage très rapidement alors que chaque balle (chaque électron libre) se déplace lentement.

 

 

 

 

 

 

 

 


®Ceci permet de montrer qu’un modèle ne correspond pas exactement à la réalité mais a simplement pour but d’expliquer des

phénomènes observés et que chaque modèle a ses limites.

®La simulation présentée est un programme créé par l’homme ce qui permet d’évaluer la compétence  C.3.6 : Je sais utiliser un outil de simulation".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

empilement d’atomes dans un métal

 
Objectif: Expliquer le passage du courant électrique dans les métaux.

Au microscope, on découvre qu'un métal est constitué de minuscules cristaux. Dans chaque cristal,

les atomes de métal sont rangés de façon régulière. La plupart des électrons d'un atome de métal

sont solidement rattachés au noyau, mais certains de ces électrons, appelés électrons libres, peuvent

se déplacer avec facilité d'un atome à l'autre. Globalement, le métal reste électriquement neutre car

les électrons libres ne quittent pas le métal.

 

Travail à effectuer:

1-Double -clique sur l'icône « animelec » du bureau qui lance un petit programme présentant une

modélisation de la conduction électrique dans les métaux.

 

2-Le schéma représente un circuit électrique en série comprenant un générateur de tension variable,

un interrupteur et un objet en métal représenté d'un point de vue microscopique.

a) L'interrupteur étant ouvert, lance «l 'animation » et complète le texte suivant:

Les sphères vertes représentent les ................................. et les points rouges représentent les ............................................

b) Ferme l'interrupteur tout en conservant une tension de 0V entre les bornes du générateur, relance l'animation et complète le texte

suivant:

Lorsque le conducteur métallique n'est soumis à aucune tension électrique, le mouvement des électrons libres est ..........................

c) L'interrupteur étant toujours fermé, applique une tension de 1V entre les bornes du conducteur métallique et lance l'animation. Répète

ensuite cet opération pour des tensions plus élevées puis complète le texte:

Lorsque le conducteur métallique est soumis à une tension électrique de la part d'un générateur, les électrons libres ont un mouvement................................................... Ils se déplacent de la borne .................. vers la borne ................. Le rôle du générateur est de .................................................................................................................................................................................................................

3-Le circuit électrique peut être schématisé de la façon ci-contre:

b) Représente par des flèches bleues le sens de déplacement des électrons libres et par des flèches rouges

le sens conventionnel du courant.

c) Compare le sens conventionnel du courant au sens de déplacement des électrons libres:

....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

...............................................................................................…………………………………………….