Spiralisation des notions d'électricité au collège et au lycée
Rappel : "Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l'électricité" au cycle 4
Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à vérifier une loi de l'électricité.
Exploiter les lois de l'électricité.
Relation tension-courant : loi d'Ohm.
L'électricité et la mesure
Au cycle 4, les élèves ont déjà étudié la loi d'Ohm comme une relation tension-courant au sein d'un conducteur ohmique. Ils ont pu utiliser un tableur pour représenter le nuage de points et déterminer l'équation de la droite d'ajustement. Sous la direction de leur professeur, ils ont forcé le passage par zéro de la droite et relier sa pente à la valeur de la résistance. Ils ont affiché le résultat avec un nombre de chiffres significatifs raisonnables.
En seconde, le travail à réaliser consiste à amener les élèves à utiliser la loi d'Ohm notamment dans le cas des capteurs résistifs pour accéder à la valeur d'une grandeur physique. L'accent est mis sur l'incertitude-type de la mesure de la résistance afin d'évaluer l'incertitude-type sur la grandeur physique, connaissant la courbe d'étalonnage du capteur. La mesure d'une grandeur physique d'intérêt nous amène donc à étudier la loi d'Ohm sous le prisme de la mesure et des incertitudes associées.
Fondamental : "Signaux et capteur" en classe de seconde
Notions et contenus | Capacités exigibles Activités expérimentales support de la formation |
|---|---|
Loi des nœuds. Loi des mailles. | Exploiter la loi des mailles et la loi des nœuds dans un circuit électrique comportant au plus deux mailles. Mesurer une tension et une intensité. |
Caractéristique tension-courant d'un dipôle. | Exploiter la caractéristique d'un dipôle électrique : point de fonctionnement, modélisation par une relation U = f(I) ou I = g(U). |
Résistance et systèmes à comportement de type ohmique. Loi d'Ohm. | Utiliser la loi d'Ohm. Représenter et exploiter la caractéristique d'un dipôle. Capacités numériques : représenter un nuage de points associé à la caractéristique d'un dipôle et modéliser la caractéristique de ce dipôle à l'aide d'un langage de programmation. Capacité mathématique : identifier une situation de proportionnalité. |
Capteurs électriques. | Citer des exemples de capteurs présents dans les objets de la vie quotidienne. Mesurer une grandeur physique à l'aide d'un capteur électrique résistif. Produire et utiliser une courbe d'étalonnage reliant la résistance d'un système avec une grandeur d'intérêt (température, pression, intensité lumineuse, etc.). Utiliser un dispositif avec microcontrôleur et capteur. |
Rappel : "Aspects énergétiques des phénomènes électriques" en classe de première (spécialité)
Notions et contenus | Capacités exigibles Activités expérimentales support de la formation |
|---|---|
Porteur de charge électrique. Lien entre intensité d'un courant continu et débit de charges. | Relier intensité d'un courant continu et débit de charges. |
Modèle d'une source réelle de tension continue comme association en série d'une source idéale de tension continue et d'une résistance. | Expliquer quelques conséquences pratiques de la présence d'une résistance dans le modèle d'une source réelle de tension continue. Déterminer la caractéristique d'une source réelle de tension et l'utiliser pour proposer une modélisation par une source idéale associée à une résistance. |
Puissance et énergie. Bilan de puissance dans un circuit. Effet Joule. Cas des dipôles ohmiques. Rendement d'un convertisseur. | Citer quelques ordres de grandeur de puissances fournies ou consommées par des dispositifs courants. Définir le rendement d'un convertisseur. Évaluer le rendement d'un dispositif. |
Remarque : Liens avec le programme de mathématiques
Au cycle 4
En matière d'information chiffrée, les élèves ont travaillé au cycle 4 effectifs, fréquences, proportions, pourcentages, coefficient de proportionnalité, taux d'évolution, coefficient multiplicateur.
En statistique descriptive, les élèves ont étudié moyenne, médiane et étendue.
En seconde
Connaissances
Indicateurs de tendance centrale d'une série statistique : moyenne pondérée.
Linéarité de la moyenne.
Indicateurs de dispersion : écart interquartile, écart type.
Capacités associées
Décrire verbalement les différences entre deux séries statistiques, en s'appuyant sur des indicateurs ou sur des représentations graphiques données.
Pour des données réelles ou issues d'une simulation, lire et comprendre une fonction écrite en Python renvoyant la moyenne đť‘š, l'écart type đť‘ , et la proportion d'éléments appartenant aĚ€ [đť‘š − 2đť‘ , đť‘š + 2đť‘ ]