Electricité

[invitebbc9ff62]

Bonjour, en collège, on travaille sur les circuits en continu. Pour donner des images, je dis qu'il circule des grains (pour pas dire électron en 4ème) invisible à l'oeil nu dans les fils. La circulation de ces grains permet d'expliquer l'intensité du courant. Ensuite comme chaque grain transporte de l'énergie qui lui a été fournie par le générateur, j'explique que la différence d'énergie (je ne précise pas sous quelle forme on est qu'en 4eme) par grain entre deux points du circuit explique la tension. C'est rudimentaire mais ça passe bien pour comprendre les lois de l'intensité et de la tension (loi de Kirchoff en clair).

Comme tout modèle, il a ses limites. Celle-ci notamment : Prenons un circuit en série contenant une pile et deux lampes (identique ou non peut importe)
Il ne permet pas d'expliquer, comment les grains (électrons) savent combien il a de récepteur dans le circuit. Comment peuvent-ils "savoir" s'ils doivent donner toute leur énergie ou une partie à la première lampe qu'il traverse ? Question qu'une élève a su me poser (pas mal non en quatrième) et j'ai du mal à répondre.

Je voudrai savoir s'il y a moyen de l'expliquer "simplement" ou s'il faut basculer dans des explications faisant intervenir la quantique.

En espérant avoir été clair.

J'attends vos réponses avec impatience.

Cordialement
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[albanxiii]

Bonjour,

Mon prof de physique du collège expliquait le courant électrique par l'analogie avec une rivière. Par contre, je ne me souviens pas de ce qu'il faisait pour la tension.
Dans tous les cas, il y a d'autres choses à tenter avant de sortir l'artillerie quantique, surtout que vous dites "pour ne pas dire électron en 4ème" ! En prépa, par exemple, on démontre bien les lois de Kirchoff sans physique quantique ! juste avec les équations de Maxwell et des équations constitutives (loi d'Ohm , qui elle même se découle du modèle de Drude).

@+

[calculair]

Bonjour,

Quel dommage que vous n'avez pas appelé les grains " ELECTRON" Ils sont attirés par le pole + comme les confettis par une regle electrisée. alors les explications deviennent plus facile.....

C'est comme dans la vraie physique, si le modèle n'est pas bon, il a des limites, comme vous le signalez. Une nouvelle theorie construit alors un modèle plus performant qui explique les anomalies du modèle precedent.....!!!!

Bonjour,

Mon prof de physique du collège expliquait le courant électrique par l'analogie avec une rivière. Par contre, je ne me souviens pas de ce qu'il faisait pour la tension.
Dans tous les cas, il y a d'autres choses à tenter avant de sortir l'artillerie quantique, surtout que vous dites "pour ne pas dire électron en 4ème" ! En prépa, par exemple, on démontre bien les lois de Kirchoff sans physique quantique ! juste avec les équations de Maxwell et des équations constitutives (loi d'Ohm , qui elle même se découle du modèle de Drude).

@+

[Nicophil]

Bonsoir,

ou s'il faut basculer dans des explications faisant intervenir la quantique.

Et ça donnerait quoi par exemple ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je pense aussi que l'analogie avec une rivière ou des tuyaux d'eau est celle qui passe le mieux. Et encore, elle ne passe pas très bien.
Par contre j'éviterais d'utiliser des explications passant par l'énergie, car c'est un concept beaucoup plus difficile à "voir" que celui de la pression dans un tuyau ou l'eau qui dévale une pente.
Surtout le mot "énergie" est complètement galvaudé dans le langage courant et ne veut plus rien dire (de sérieux).
Je ne m'attarderais pas sur les électrons. Le courant est comme celui de l'eau dans une rivière est et du à des particules qui s'appellent "électron". Et il en a des quantités inimaginables dans le plus petit bout de métal.
C'est pour cela que l'électron ne joue aucun rôle dans l'électricité vue de loin. Pas plus que les molécules d'eau dans l'hydrodynamique.
On est obligé de passer par les électrons uniquement si on veut expliquer l'effet Joule. Mais ce mieux de le laisser pour plus tard.
Au revoir.

[Nicophil]

Moi la question qui me taraudait, c'était : c'est U = R.I ou bien I = U/R ?

[albanxiii]

Re-bonjour,

Au sujet des électrons : on voit ici de temps en temps des questions du genre "pourquoi le courant va dans un sens et les électrons dans l'autre". Et pas forcément posée par des collégiens.
A prendre en compte donc si on veut donner "trop" de détails.

@+

[calculair]

Bonjour,

Je ne suis pas enseignant, mais j'ai etais enseigné ...!!!

Pourquoi modifier la realité ? pourquoi ne pas dire la realité de suite. Quitte à l'illustrer par des analogies.

Commencer par les analogies, ce n'est pas tès honnête intellectuellement ( si on peut dire cela !)

En 4° c'est déjà des presque grands, et dans le monde moderne l'electricite est partout...

J'ai l'impression, mais ma memoire me fait defaut, la notion de Tension ( le 220V à la maison) ou la pile de 4,5V sont des choses que l'on manipule et qui etait des notions que j'utilisais.

J'espère que ce n'est pas une classe de " sauvages qui ne savent rien de la vie moderne " que vous avez...


Peut être des enseignants de ce forum vont me tomber dessus ......!!!

[invite6ae36961]

Bonjour
J'avais, il y a quelques jours, proposé le modèle de l'analogie hydraulique ; il aide souvent à mieux appréhender les grandeurs électriques abordées.

On peut imaginer que le circuit est un parcours aquatique avec des cascades et une pompe de relevage comme on en trouve parfois dans les parcs d'attractions.

L'eau qui circule correspond au courant électrique du circuit, le débit de cette eau est l'intensité ; ce débit est le même en tout point du parcours comme l'intensité est la même en tout point du circuit.

Les cascades du parcours correspondent aux résistances du circuit ; l'altitude des différents points du parcours correspond au potentiel électrique : l'altitude diminue entre le haut et le bas d'une cascade comme le potentiel électrique décroit entre les bornes d'une résistance.

La pompe de relevage correspond au générateur, elle relève l'eau du point le plus bas au point le plus haut du parcours, ce qui permet à l'eau de circuler en continu. L'altitude diminue du point le plus haut (sortie de pompe) au pont le plus bas (entrée d'eau dans la pompe) de la même manière que le potentiel électrique diminue de la borne + du générateur (sortie du courant) à sa borne - (entrée du courant dans le générateur).

En espérant avoir pu vous être utile !
A plus.

[stefjm]

Moi la question qui me taraudait, c'était : c'est U = R.I ou bien I = U/R ?

Il y a des éléments de réponses dans ce forum.

[invitebbc9ff62]

Merci pour vos contributions.

Je connais bien entendu l'analogie hydraulique. Par expérience je ne trouve pas que le concept de pression soit nécessairement plus simple à appréhender pour les élèves.
Elle rend annule par contre la difficulté soulever dans ma question.
Je connais aussi toute les équations citées qui décrivent bien les phénomènes mais je n'arrive pas à y lire une réponse à la question que j'ai soulevée dans mon premier poste.


J'apprécie ce modèle ( et dans l'ensemble les élèves aussi c'est l'essentiel) car il est un aperçu de ce qu'ils verront en troisième et pour d'autres raisons propre à la logique du programme de quatrième qui ne sont pas au sujet ici.

Bonne soirée

[invite52085ec6]

Analogie avec l'hydraulique:
Le courant est comparé au débit d'eau
La tension est comparée à une différence de pression
http://physiquecollege.free.fr/physi...ydraulique.htm

Cordialement.

[doul11]

Bonsoir,

Comme tout modèle, il a ses limites. Celle-ci notamment : Prenons un circuit en série contenant une pile et deux lampes (identique ou non peut importe)
Il ne permet pas d'expliquer, comment les grains (électrons) savent combien il a de récepteur dans le circuit. Comment peuvent-ils "savoir" s'ils doivent donner toute leur énergie ou une partie à la première lampe qu'il traverse ? Question qu'une élève a su me poser (pas mal non en quatrième) et j'ai du mal à répondre.

Je trouve très mauvais de donner de la conscience ou de l'intelligence aux concepts théoriques physiques, si je fait tomber un oeuf sur un coussin il ne casse pas, si je fait tomber un oeuf sur la table il casse -> comment l'oeuf sait-il si il doit casser ou pas ? C'est absurde n'est-ce pas ? bien sur il ne sait rien il subit une suite de cause a effet, c'est pareil pour les électrons.

Donc le déplacement des électrons n'est pas une cause mais une conséquence du champ électrique appliqué au circuit, pour un courant continu la vitesse des électrons est d'environ 1 centimètre par minute, pourtant quand j’appuie sur un interrupteur la lumière s'allume bien plus rapidement (l'information se déplace a quasiment la vitesse de la lumière). Comment se distribue l'énergie des électrons : par rapport a ce champ électrique, comment se distribue ce champ électrique : en fonction des divers composants du circuit, résistance, capacité et inductance.

Voila une tentative de réponse que j’espère ne pas être trop fausse, ni trop compliquée.

[invitebbc9ff62]

Je trouve très mauvais de donner de la conscience ou de l'intelligence aux concepts théoriques physiques.

Je suis tout à fait d'accord avec vous c'est pour cela que j'avais mis savoir entre guillemets.

Sinon votre explication répond partiellement à ma question donc merci.

Bonne soirée.