Défis électriques

Dans cette activité, les élèves découvrent les circuits électriques à partir de 14 défis de difficultés croissantes (démarche générale d’apprentissage en science et technologie). Ceci leur permet d’aborder les deux types de circuits (série et parallèle), d’identifier les composantes de circuits électriques simples (fil, source, ampoule, interrupteur) en décrivant leur fonction, et d’apprendre à les représenter à partir de dessins et des schémas à l’aide des symboles normalisés (démarche de modélisation).

Quelques symboles pour représenter les circuits électriques :

 
Le circuit en série :

Dans un circuit où tous les éléments sont branchés les uns à la suite des autres, comme dans les exemples ci-dessous :

Figure 1 : 3 exemples de circuits en série

Règle n ° 1 : quand le circuit est ouvert, le courant ne peut pas circuler et les utilisateurs de courant (ampoule, moteur, DEL, etc.) et générateur de courant (pile) ne fonctionnent pas.

Conséquences : pour que le courant circule dans un circuit électrique, il faut que celui-ci forme une boucle fermée dans laquelle on trouve un générateur de courant (p. ex., une pile).

Figure 2 : boucle fermée dans un circuit en série

Règle n ° 2 : l’ordre des composantes n’a aucune importance. On ne modifie pas le courant électrique en changeant l’ordre des éléments d’un circuit en série.

Règle n° 3 : l’intensité est la même partout dans un circuit série.

Le circuit en parallèle (ou circuit avec dérivation) :

Dans un circuit en parallèle, les utilisateurs de courant sont placés parallèlement les uns aux autres. Chacun est branché directement aux bornes du générateur de courant. Ce type de circuits comporte au moins deux boucles de courant.

Figure 3 : 3 exemples de circuits en parallèle

Conséquences :

• le courant peut parcourir plusieurs chemins différents pour revenir au générateur;
• l’intensité du courant dans chaque branche dépend de l’utilisateur de courant présent dans cette branche. Par exemple, si toutes les ampoules sont semblables, elles auront toujours la même luminosité, peu importe le nombre d’ampoules disposées en parallèle;
• si on dévisse une ampoule, le courant arrêtera de circuler uniquement dans la branche concernée et seule cette ampoule ne sera pas allumée. Toutes les autres ampoules présentes dans les autres branches resteront allumées.

Remarque : l’intensité mesure le débit d’électrons, c’est-à-dire le nombre d’électrons/seconde qui passe en un point donné du circuit.