UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

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Unité Didactique TE

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Electricité et

Électronique

J. Quiñonero

3º E.S.OSection Bilingue Espagnol – Français

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

1.- INTRODUCTION.........................................................................................................32.- FINALITÉS DE L’ENSEIGNEMENT DE LA TECHNOLOGIE....................................33.- FONDEMENTS LÉGAUX...........................................................................................44.- INTERDISCIPLINARITÉ.............................................................................................55.- MISE EN CONTEXTE.................................................................................................55.1.- L’établissement scolaire...........................................................................................5

5.2.- Les élèves de notre classe.......................................................................................6

6.- CONTRIBUTION À L’ACQUISITION DES COMPÉTENCES BASIQUES.................67.- OBJECTIFS................................................................................................................87.1.- Objectifs Généraux de l’Étape (OGE)......................................................................8

7.2.- Objectifs Généraux de la Matière (OGM).................................................................8

7.3.- Objectifs de l’unité didactique..................................................................................8

8.- CONTENUS................................................................................................................98.1.- Contenus de l’unité didactique.................................................................................9

8.2.- Contenus transversaux..........................................................................................10

8.3.- Planification et distribution temporelle de l’unité didactique...................................11

9.- MÉTHODOLOGIE.....................................................................................................119.1.- Principes méthodologiques généraux....................................................................11

9.2.- Types d’activités.....................................................................................................12

9.3.- Les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC)..........................13

10.- L’ÉVALUATION......................................................................................................1410.1.- Caractéristiques...................................................................................................14

10.2.- Techniques et instruments d’évaluation...............................................................14

10.3.- Critères d’évaluation............................................................................................15

10.4.- Critères de qualification........................................................................................15

10.5.- Mécanismes pour donner une information continue du processus......................16

10.5.1.- Information aux élèves...........................................................................16

10.5.2.- Information aux professeurs...................................................................16

10.5.3.- Information aux parents..........................................................................16

11.- ÉVALUATION DU PROCESSUS D’ENSEIGNEMENT ET DE LA PRATIQUE ENSEIGNANTE ............................................................................................................17

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SOMMAIRE

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

FICHE 1 : GRANDEURS ÉLECTRIQUES ET LOI D’OHM...........................................18

FICHE 2 : LE CIRCUIT ÉLECTRIQUE..........................................................................20

FICHE 3 : MONTAGES ÉLECTRIQUES.......................................................................22

FICHE 4 : BRANCHEMENT DE RÉSISTANCES..........................................................24

FICHE 5 : LE MULTIMÈTRE.........................................................................................26

FICHE 6 : CODE DE COULEURS DES RÉSISTORS...................................................28

FICHE 7 : LES ÉLÉMENTS D’UN CIRCUIT ÉLECTRONIQUE....................................30

ACTIVITÉS D’INTRODUCTION....................................................................................33

ACTIVITÉS DE DÉVELOPPEMENT.............................................................................34

ACTIVITÉS DE RENFORCEMENT...............................................................................35

ACTIVITÉS D’ELARGISSEMENT.................................................................................36

ACTIVITÉS DE RÉCAPITULATION..............................................................................36

ACTIVITÉS D’ÉVALUATION ET D’AUTOÉVALUATION.............................................37

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FICHES

ACTIVITÉS

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

1.- INTRODUCTION

Entre les sciences qui constituent un ensemble cohérent de connaissances,

relatives à des objets ou à des phénomènes, obéissant à des lois et le plus souvent

vérifiées expérimentalement et les techniques qui sont un ensemble de procédés

propres à un métier, à un art, à une industrie pour obtenir un résultat concret, la

technologie joue un rôle original. Elle permet de raisonner sur les techniques pour les

faire avancer, les maîtriser, les améliorer au moindre risque et au moindre coût.

L’enseignement de la technologie apporte à l’élève les méthodes et les

connaissances nécessaires pour comprendre et maîtriser le fonctionnement des

produits (dans le cadre de cet enseignement, la notion de produit doit être comprise

comme objet matériel). Il apporte aussi des connaissances et des compétences

relatives à la conception et à la réalisation de produits. L’impact de ces produits, d’une

part sur la société et d’autre part sur l’environnement fait aussi l’objet de cet

enseignement.

2.- FINALITÉS DE L’ENSEIGNEMENT DE LA TECHNOLOGIE

L’enseignement de la technologie met en évidence les problèmes liés aux

logiques de conception, aux processus de fabrication et d’assemblage. Il contribue à

analyser les besoins des utilisateurs et à réfléchir aux compétences des acteurs

impliqués. Ainsi, il prépare l’élève à l’acquisition d’une culture technologique susceptible

d’être approfondie lors d’études ultérieures.

Les finalités de la technologie sont:

• identifier et décrire les principes et les solutions techniques propres aux objets

techniques de l’environnement de l’élève ;

• conduire une démarche technologique qui se caractérise par un mode de

raisonnement fait de transpositions, de similitudes de problématiques et

d’analogies tout en tenant compte des contraintes techniques et socio-

économiques;

• savoir que la conception et la réalisation des produits prennent appui sur des

fondements scientifiques et nécessitent la recherche permanente de l’innovation;

• comprendre les interactions entre les produits et leur environnement physique et

humain dans un monde où l’ergonomie, la sécurité et l’impact environnemental

sont devenus déterminants;

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

• mettre en oeuvre des moyens technologiques (micro-ordinateurs connectés aux

réseaux numériques, outils et équipements automatiques, matériels de

production, ressources multimédias…) de façon raisonnée;

• situer les évolutions technologiques dans la chronologie des découvertes et des

innovations et dans les changements de la société.

Fondé sur une approche concrète du réel, sur l’observation, l’analyse, la création

et la communication, l’enseignement de la technologie participe à la structuration des

connaissances, capacités et attitudes enseignées au collège et à l’émergence du projet

personnel de l’élève.

3.- FONDEMENTS LÉGAUX

Notre unité didactique a été élaborée pour la 3e année de l’ESO conformément à

ce qui est établi dans la législation suivante:

► La Constitution Espagnole (1978), qui établit à l’article 27, les principes de base et

fondamentaux de la législation éducative auxquels doit répondre toute législation

promulguée à ce sujet.

► La Loi Organique d’Éducation du 3 mai 2006 qui établit l’ordre général du système

éducatif et qui définit le curriculum.

► Le Décret Royal 1631/2006, du 29 décembre, qui établit les Enseignements

Minimaux qui correspondent à l ‘Éducation Secondaire Obligatoire. Le but des

enseignements minimaux est d’assurer une formation commune à tous les élèves dans

le système éducatif espagnol.

► Le Décret 291/2007 du 14 septembre, qui établit le curriculum de l’Éducation

Secondaire Obligatoire de la Région de Murcie en insérant les compétences de base

que les élèves doivent acquérir à la fin de l’étape de l’ESO, ainsi que les objectifs,

contenus et critères d’évaluation.

► L’Arrêté du 25 septembre de la «Consejería de Educación, Ciencia e Investigación»

de Murcie qui donne les instructions pour l’implantation et le développement de la ESO

dans notre région. Cet arrêté informe à son tour des différents documents curriculaires

nécessaires pour une bonne application de la LOE dans la région, comme par exemple,

les rapports de Projet Éducatif ou les éléments indispensables de la Programmation

Didactique.

► L’Arrêté du 12 décembre 2007 de la « Consejería de Educación, Ciencia e

Investigación de la CARM » qui règle l’évaluation à la ESO.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

4.- INTERDISCIPLINARITÉ

Un travail interdisciplinaire est essentiel, pour établir une vision globale et non

segmentée de la réalité, le professeur devra donc expliquer les connexions entre les

différentes matières du curriculum. Tout au long de l’unité didactique nous allons

spécialement être en contact avec les matières suivantes :

- Langue castillane : cette interdisciplinarité peut se réaliser facilement avec la

langue maternelle, ce qui permet de rentabiliser les connaissances formelles

(ponctuation, majuscules, façons de réfléchir sur le fonctionnement d’une langue)

et les habiletés générales (localiser une information spécifique, découvrir une

signification globale…). L’essentiel est que l’élève se rende compte que la

langue étrangère, de la même manière que la langue maternelle est un pratique

instrument de communication.

- Arts plastique : utilisation de l’image, dessins, posters, etc.

- Physique et chimie. Utilisation des différentes lois, formules, etc.

- Mathématiques : utilisation des nombres dans différentes opérations (addition,

soustraction, etc.), grandeurs, mesures, etc.

5.- MISE EN CONTEXTE

Toute unité didactique est utile si elle répond à une situation réelle. C’est pour

cela que nous allons choisir un cadre concret de l’environnement et de l’établissement

scolaire. Nos décisions seront donc concrètes et réelles.

5.1.- L’établissement scolaire Notre unité didactique a été élaborée pour le lycée «I.E.S Domingo Valdivieso»

situé à Mazarrón. Les caractéristiques de notre établissement vont donc être décisives

pour certains aspects de l’unité.

L’établissement scolaire reçoit des élèves qui proviennent, en général, de

familles avec un niveau économique moyen et qui travaillent, principalement, dans les

différentes entreprises de services de la ville, dans l’agriculture, dans l’élevage de

bétail ou dans des zones industrielles proches.

Le niveau socioculturel des familles est moyen bas car la situation la plus

fréquente est celle d’un niveau d’études élémentaires, avec un pourcentage minoritaire

de diplômes universitaires moyens ou supérieurs.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

La population immigrante a augmenté dans les dernières années. Ce sont des

immigrants qui viennent, la plupart, de pays de l’Afrique du Nord, de l’Amérique du Sud

et certains aussi des pays de l’Est (Roumanie).

5.2.- Les élèves de notre classeNotre unité didactique se centre sur deux classes de 28 et 29 élèves de troisième

année de l’ESO (3ºA et 3ºB). La provenance de nos élèves est la suivante : élèves

d’origine nationale, 2 élèves d’origine latino-américaine, et une élève d’origine italien qui

est très adaptée au groupe.

Quant au traitement à la diversité, il faut remarquer que nous avons des élèves

bien motivés, sans arriver au niveau de surdoué, une masse d’élèves avec un bon

niveau académique et 2 élèves qui ont un rythme d’apprentissage plus lent que les

autres mais, sans retard curriculaire.

6.- CONTRIBUTION À L’ACQUISITION DES COMPÉTENCES BASIQUES

Le Décret Royal 1631/2006 signale que l’incorporation des compétences clés

dans le curriculum permet de mettre l’accent sur les apprentissages considérés

indispensables.

Notre unité didactique contribue pleinement à l’acquisition:

de la compétence en communication linguistique . Au même titre que les autres

disciplines. Les moments de communication sont réservés alternativement aux

expressions orales (propositions, hypothèses, explications…) et aux restitutions écrites

(compte rendu, schéma légendé, description technique…). La maîtrise de la

communication est nécessaire à l’aboutissement de toute activité de l’élève;

de la compétence mathématique. Le développement de cette compétence suppose

appliquer les habiletés et les attitudes qui permettent de raisonner en termes

mathématiques, de comprendre une argumentation mathématique, et de s’exprimer et

de communiquer en langage mathématique, en utilisant les outils de soutiens adéquats

et en intégrant la connaissance mathématique dans d’autres types de connaissance

afin de mieux répondre à la vie de tous les jours. Des exemples concrets de

manipulation de figures géométriques, de grandeurs et de mesures qui pourront être

exploités en mathématiques ; des phénomènes que les sciences physiques et

chimiques cerneront, isoleront et modéliseront, etc.

de la compétence en traitement de l’information et compétence numérique , et de

manière complémentaire aux autres disciplines, la technologie participe à

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

l’appropriation des moyens informatiques pour créer, produire, traiter, exploiter les

données, se documenter, échanger, s’informer, mais aussi pour piloter des outils de

simulation, des dispositifs expérimentaux ou de fabrication (« la place des TIC dans

l’enseignement de la technologie »).

de la compétence culturelle et artistique . Au travers de l’histoire des sciences et des

techniques. La culture humaniste se nourrit des activités propres à la technologie qui

sont autant d’exemples qui contribuent à la compréhension de la complexité du monde.

de la compétence sociale et civique. L’enseignement de la technologie permet à

l’élève d’adopter des attitudes responsables et citoyennes face à la manipulation des

objets, aux simulations, aux expérimentations, à l’utilisation des outils et matériels mis à

sa disposition et au regard de l’impact des technologies sur l’environnement. Lors de

l’utilisation de machines et d’outils, l’élève prend conscience des dangers pour lui-

même et pour les autres, ce qui le contraint à la maîtrise des risques, au respect des

règles de sécurité, à une attitude responsable sur le poste de travail, à une prise de

conscience de l’importance de son implication dans la situation.

de la compétence en autonomie et initiative personnelle. La démarche

d’investigation et la démarche de résolution de problèmes techniques favorisent :

- la réflexion structurée pour déterminer le besoin auquel répond un objet technique,

pour élaborer des procédures d’analyse et compréhension de son fonctionnement et

pour déterminer les opérations nécessaires à la fabrication de ses principaux

constituants et leur assemblage.

- la maîtrise de l’expression écrite dans la restitution des activités,

- l’utilisation de ressources documentaires variées (livres, encyclopédies sur différents

supports, vidéo, animations, Internet…), leur sélection pertinente selon les informations

recherchées,

- l’élaboration de dossiers (rédaction d’un projet, restitution d’une recherche…),

- la prise de parole et la préparation d’exposés (présentation, justification de choix…)

assistés ou non par ordinateur.

Les objectifs clairs et précis définis par l'enseignant donnent du sens au travail

attendu et aident l'élève à identifier personnellement ses niveaux de réussite

(autoévaluation). La variété des activités en classe de technologie permet ainsi à l’élève

de façonner une véritable confiance en ses savoirs. Cela encourage son esprit

d'initiative et le développement réel de son autonomie.

7.- OBJECTIFS

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

7.1.- Objectifs Généraux de l’Étape (OGE) Le curriculum établit les capacités que les élèves doivent acquérir à la fin de

l’étape. Les Objectifs Généraux de l’Étape expriment les intentions que le système

éducatif établit pour tous les élèves, et ainsi, ils deviennent le point de référence dont le

professeur tiendra compte pour planifier sa pratique dans la classe. Avant de définir les

Objectifs Généraux de la Matière, nous devons signaler que les buts principaux de cette

éducation sont ceux de:

transmettre aux élèves les éléments de base de la culture, notamment en ce qui

concerne ses aspects humanistique, artistique, scientifique et technologique,

développer et consolider chez eux des habitudes d’étude et de travail qui leur

permettent d’apprendre par eux-mêmes,

les préparer pour leur incorporation aux études postérieures et pour leur insertion

professionnelle,

les former pour qu’ils assument leurs devoirs et deviennent capables d’exercer

leurs droits comme citoyens responsables,

favoriser le travail en équipe.

7.2.- Objectifs Généraux de la Matière (OGM)Avec cette unité didactique, selon le Décret 291/2007 du 14 septembre, on

contribue au développement des habiletés suivantes :

1) Designer, simuler et réaliser l'assemblage de circuits électriques simples pour le

courant, en utilisant des piles, des interrupteurs, des résistances, des ampoules,

des moteurs et des électro-aimants en réponse à un ordre préétabli.

2) Construire un circuit électronique en utilisant de simples, des diodes, des

transistors et des résistances, sur la base d'un schéma préétabli.

3) Participer au travail en équipe, en apportant des idées et en réalisant des tâches

avec une attitude de respect, de coopération, de tolérance et de solidarité.

7.3.- Objectifs de l’unité didactique L’apprentissage de notre matière de Technologie, dans cette unité didactique,

aura pour but le développement des habiletés suivantes :

- Identifier les éléments principaux d’un circuit simple, en distinguant la fonction de

chaque élément.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

- Comprendre les concepts de résistance électrique, intensité du courant et tension.

- Connaître et appliquer la loi d’Ohm.

- Connaître les unités de mesure des principales grandeurs électriques.

- Comprendre le fonctionnement pratique du courant électrique et connaître ses

propriétés et effets.

- Définir puissance électrique.

- Calculer la résistance équivalente de différents branchements de résistances: série,

dérivation et mixte.

- Monter des circuits simples en série, dérivation et mixte.

- Reconnaître les éléments qui conforment un circuit électrique.

- Connaître le mode d’emploi du multimètre.

- Reconnaître les composants électroniques et leurs symboles.

- Comprendre le fonctionnement des composants électroniques.

8.- CONTENUS

8.1.- Contenus de l’unité didactiqueLes contenus sont l’ensemble des savoirs ou des formes culturelles dont

l’assimilation et l’appropriation de la part des élèves est considérée essentielle pour leur

épanouissement et leur socialisation.

Tous les contenus établis par le curriculum 291/2007 et distribués dans les unités

didactiques, qui incluent tant les contenus indispensables que les contenus

complémentaires, contribuent à atteindre les objectifs visés.

Le curriculum régional présente les contenus qui développent trois axes :

Concepts- Les principales grandeurs électriques : résistance, intensité et tension.

- La loi d’Ohm.

- La puissance électrique.

- Charge électrique.

- Le courant électrique.

- Le circuit électrique.

- Les éléments d’un circuit électrique.

- Le sens du courant électrique.

- Les différentes sortes de montages électriques: série, dérivation et mixte.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

- Branchement de résistances.

- Le multimètre et ses différents fonctions : ohmmètre, voltmètre et ampèremètre.

- Le code des couleurs des résistors.

- Les composants électroniques d’un circuit et leurs symboles : la diode, le

transistor, le condensateur, le relais électromécanique, etc.

- Le circuit intégré.

- Le circuit imprimé et ses fonctions.

Procédures- Identification des différents composants d’un circuit électrique et leurs fonctions.

- Représentation schématique d’un circuit électrique.

- Résolution de problèmes avec les grandeurs électriques. Loi d’Ohm.

- Identification des différentes sortes de montages électriques: série, dérivation et

mixte.

- Assemblage de petits circuits en série, dérivation et montage mixte.

- Résolution de problèmes sur la association de résistances en série, parallèle ou

dérivation et groupement mixte.

- Mesurer avec le multimètre une intensité, une tension ou une résistance.

- Reconnaissance des éléments externes d’une installation électrique.

- Déchiffrer la résistance d’un résistor avec le code des couleurs.

- Reconnaissance des composants électroniques dans un circuit imprimé.

Attitudes- Respect des normes de sécurité dans l’utilisation des outils et matériaux.

- Intérêt pour la précision et la propreté des assemblages électriques.

- Évaluation de l’importance du courant électrique dans le monde actuel.

- Disposition et initiative personnelle devant les problèmes pratiques.

- Disposition et initiative personnelle pour prendre part solidairement des tâchés

partagées.

8.2.- Contenus transversaux En ce qui concerne les contenus, nous devons également signaler que la LOE

2/2006, du 3 mai, dans son article 24.7 du chapitre III, et le Décret 291/2007 dans son

article 6.7, établissent que : « sans préjugé de son traitement spécifique dans quelques

unes des matières de l’étape, la compréhension de la lecture, l’expression orale et

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

écrite, la communication audiovisuelle, les technologies de l’information et de la

communication et l’éducation aux valeurs seront travaillées dans toutes les matières ».

Tous ces contenus seront travaillés pendant l’année scolaire.

8.3.- Planification et distribution temporelle de l’unité didactiqueLes contenus établis doivent être organisés en tant que propositions didactiques

qui soient cohérentes et significatives pour les élèves.

Notre matière a une périodicité de trois séances par semaine en 3 ième année de

l’ESO.

L’unité didactique doit être développé au deuxième trimestre pendant 12 séances.

9.- MÉTHODOLOGIE

9.1.- Principes méthodologiques générauxPour pouvoir mettre en pratique une méthodologie adéquate, il faut tenir compte

de tout ce qui est en relation avec les processus d’apprentissage. L’investigation à subit

une évolution constante à ce sujet et il y a beaucoup de théories qui ont pour but l’étude

des différentes manières dont l’apprentissage en général et celui d’une langue

étrangère en particulier se produit.

Nous allons maintenant définir les principes méthodologiques d’éducation pour

l’étape, et, dans le paragraphe suivant nous pourrons nous centrer sur ceux de la

matière.

Partir de la vie réelle des étudiants et de leurs expériences concrètes pour obtenir

des apprentissages significatifs.

Tenir compte de ce qu’ils savent déjà pour servir d’appui aux nouveaux

apprentissages.

Encourager la réflexion, la déduction de conclusions à partir d’observations ou

d’explorations, la confrontation d’opinions, l’inférence rationnelle et la verbalisation

des émotions.

Respecter les particularités de chaque élève en adaptant les méthodes, les activités

et les ressources apportées. Travailler la co-éducation et la non-discrimination

sexuelle.

Utiliser des techniques et des supports variés qui permettent à la fois le

développement de la capacité critique créative et celui de la motivation.

Favoriser l’autoévaluation et la co-évaluation, comme outil pour apprendre à mettre

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

en valeur la réalité et à la juger objectivement.

Entraîner au travail en groupe, en mettant en commun capacités et intérêts, en

stimulant le dialogue, en valorisant la responsabilité individuelle et la solidarité, en

aidant aux prises de décisions collectives, en orientant les confrontations.

Susciter les argumentations raisonnées, la convivialité, le respect des autres, la non-

discrimination sexuelle, religieuse ou ethnique.

Créer une ambiance de collaboration, de partage de tâches et des responsabilités,

d’identification de la culture propre, de respect du patrimoine naturel et culturel

propre et de celui des autres. Développer l’esprit de citoyenneté.

Se centrer sur une démarche mentale de résolution de problèmes et développer la

pensée critique et créative.

9.2.- Types d’activitésNous allons maintenant expliquer de manière générale le fonctionnement de nos

classes, la typologie d’activités à réaliser dans les différentes séances prévues.

L’unité didactique se développera autour d’une situation technique de

l’environnement de l’élève, qui sera choisie en tenant compte des intérêts, des

expériences et de l’étape évolutive dans laquelle se trouvent nos élèves de troisième

année de l’ESO. Les activités d’apprentissage se réaliseront autour de ce centre

d’intérêt. L’objectif poursuivi sera donc celui de développer chez nos élèves une

démarche technologique qui se caractérise par un mode de raisonnement fait de

transpositions, de similitudes de problématiques et d’analogies tout en tenant compte

des contraintes techniques et socio-économiques.

L’unité didactique présentera des activités de différents types:

activités d’introduction – motivation : l’objectif ici est celui de motiver les

élèves afin de susciter chez eux un intérêt envers les éléments qui vont être

travaillés en classe. Les différents sujets abordés seront mis en relation avec des

aspects de la vie quotidienne. Il faut également ajouter que nous partirons

toujours des connaissances préalables des élèves en relation avec leurs

expériences et avec les contenus acquis dans les unités antérieures.

activités de développement : ces activités devront permettre aux élèves

d’acquérir les contenus programmés. Elles occuperont la plupart du temps des

séances.

activités de renforcement : ces activités sont celles que nous utiliserons pour

répondre aux besoins de nos élèves qui n’ont pas acquis les contenus travaillés

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

en classe du à leur rythme d’apprentissage plus lent que celui des autres

camarades de classe.

activités d’élargissement : ces activités permettent aux élèves d’élargir leurs

connaissances à un niveau supérieur à celui exigé. Elles seront dirigées aux

élèves les plus avancés et elles seront réalisées afin de développer un degré

d’autonomie important.

activités de récapitulation : ce sont des activités qui résument tout ce qui a été

étudié dans l’unité didactique.

activités d’évaluation et d’autoévaluation : ces activités permettront de

vérifier, non seulement le niveau auquel se trouvent nos élèves en indiquant le

degré d’acquisition des objectifs, contenus et compétences clés, mais aussi

d’évaluer après l’unité didactique l’atteinte de celle-ci et la pratique enseignante

pour introduire les modifications et corrections intermédiaires nécessaires en ce

qui concerne l’acquisition des objectifs et des compétences clés, en les adaptant

aux caractéristiques et aux besoins de nos élèves.

9.3.- Les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC)La présence, si importante, des TIC dans la société actuelle fait que leur

intégration dans le processus d’enseignement apprentissage soit indispensable.

Elles représentent : d’une part, un instrument efficace et motivant, et, d’autre

part, un moyen de développer chez les élèves l’habileté dont ils auront besoin pour leur

développement personnel et professionnel.

Le professeur représente l’élément moteur du dispositif, son rôle est d’orienter la

recherche et l’utilisation, sélectionner l’information, la fournir aux élèves et les aider

dans leur tâche et recherche. Il s’avère nécessaire, d’autre part, la sélection des

ressources utilisées toujours en fonction de la qualité, des objectifs visés et des besoins

des élèves.

En ce qui concerne spécifiquement l’ordinateur, il faut signaler qu’il favorise

l’autonomie de l’élève dans l’apprentissage, il lui permet de travailler à son rythme, de

développer, de renforcer, et d’acquérir des attitudes, des compétences ainsi que des

« savoir-être ». Quant aux « savoirs-faire », l’ordinateur permet également de :

rechercher, observer, repérer, classer et identifier des informations, etc.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

10.- L’ÉVALUATION

10.1.- CaractéristiquesL’évaluation est un processus de recueil d’informations pertinentes pour une

prise de décision. L’évaluation de l’Éducation Secondaire Obligatoire est réglée par

l’Arrêté du 12 décembre 2007 de la «  Consejería de Educación, Ciencia e

Investigación de la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia ». L’article 4 de

l’Arrêté du 12 décembre nous indique les caractéristiques de l’évaluation dont nous

allons citer quelques aspects :

- l’évaluation du processus d’apprentissage des élèves sera continue et

différenciée,

- les professeurs évalueront les élèves en tenant compte des éléments du

curriculum,

- les professeurs évalueront aussi bien les apprentissages des élèves que le

processus d’enseignement et la propre pratique enseignante,

- si le progrès des élèves n’est pas l’adéquat, des mesures de renforcement

éducatif seront établies,

- les élèves pourront réaliser une épreuve extraordinaire au mois de septembre.

10.2.- Techniques et instruments d’évaluationPour mener à terme ce modèle d’évaluation nous utiliserons les procédés et

instruments suivants :

a) Contrôle de l’acquisition des contenus, des habiletés et des attitudes Épreuves écrites  

Elles seront réalisées après l’apprentissage (à la fin de chaque unité didactique)

et elles seront élaborées en fonction des contenus appris, des objectifs proposés et des

critères d’évaluation.

Attitude

Nous valoriserons le respect des normes de convivialité, la capacité d’être

autonome et indépendant, la collaboration, la responsabilité et l’intérêt démontré par

l’élève dans le déroulement des classes et dans le cadre des activités extrascolaires. Ici

nous faisons également référence à l’assistance, la ponctualité, etc.

Travaux à réaliser   : individuel ou en groupe

Le projet

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

L’informatique

Le cahier de l’élève

Le cahier de l’élève présente les devoirs, les activités et les exercices de classe,

les explications du professeur ainsi que les réflexions de l’élève sur ses doutes et

difficultés. Une bonne tenue du cahier sera donc importante pour faciliter à l’élève la

tâche d’apprentissage.

b) L’observation systématiqueIl s’agit d’observer tous les éléments, qui font partie processus, d’une manière

systématique car tout ce qui se produit dans la classe permet au professeur d’analyser

les progrès et difficultés des élèves, la motivation, l’intérêt, l’acquisition des

compétences clés, des objectifs, etc. Le professeur notera toutes les remarques

pertinentes dans son journal de bord.

c) Autoévaluation et co-évaluationL’élève étant le maître de son propre apprentissage, c’est lui qui consciemment

est capable d’analyser son propre travail. Il pourra entre autres réaliser une série de

tests pour avoir une idée de ses points forts et faibles, de ses progrès et difficultés.

10.3.- Critères d’évaluation Les compétences clés à acquérir, les objectifs généraux de la matière et les

objectifs de l’unité didactique représentent le point de référence du professeur pour

savoir ce qu’il doit évaluer.

10.4.- Critères de qualificationAprès avoir indiqué les critères qui nous permettront d’évaluer aussi bien les

compétences clés que les objectifs et contenus que les élèves doivent acquérir, nous

allons maintenant établir les critères de qualification.

Critères de qualification Pourcentage

Projet / Informatique 25%

Épreuves écrites 30%

Activités 15%

Attitude 20%

Tenue de cahier 10%

15

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

10.5.- Mécanismes pour donner une information continue du processus10.5.1.- Information aux élèves:

Les élèves seront informés, par le professeur, au début de chaque unité

didactique des objectifs à atteindre, des contenus et des critères d’évaluation.

À la fin de l’unité, le professeur donnera aux élèves un test d’autoévaluation pour

que ceux-ci soient également conscients de leur niveau d’apprentissage.

10.5.2.- Information aux professeurs:

L’enseignant donnera au professeur chargé de la tutelle toute l’information

nécessaire au sujet de chaque élève en remplissant une feuille de suivi pour que le

professeur puisse communiquer aux parents : l’attitude de l’élève en classe, la

participation, le travail, la tenue du cahier et le niveau d’apprentissage des contenus.

Il faut également tenir compte des réunions « non formelles » où les professeurs

échangeront l’information dont ils auront besoin.

10.5.3.- Information aux parents:

La relation entre les parents et le professeur doit être continue afin de fournir aux

parents toute l’information possible au sujet de leurs enfants. Cette information sera

transmise par différents moyens:

- l’agenda scolaire qui est obligatoire : le professeur l’utilisera comme moyen de

communication habituel avec les parents mais il essaiera de ne pas l’employer

comme un simple moyen de communication de mauvaises nouvelles,

- la PDA qui permettra de communiquer les absences des élèves à travers un

message envoyé, chaque jour et à chaque heure de classe,

- le contact téléphonique,

- les entretiens individuels qui auront lieu pendant les heures d’attention aux parents

que tous les professeurs ont dans leur emploi du temps officiel.

- Le bulletin de notes : selon l’article 3 de l’Arrêté du 12 décembre 2007, de la

« Consejería de Éducación , Ciencia e Investigación » qui règle l’évaluation à la

ESO dans la Région de Murcie, les parents seront informés trimestriellement du

niveau de consécution des objectifs à travers le bulletin de notes.

16

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

11.- ÉVALUATION DU PROCESSUS D’ENSEIGNEMENT ET DE LA PRATIQUE ENSEIGNANTE

Une adéquate évaluation du processus d’enseignement est fondamentale,

d’après la législation en vigueur, car les résultats permettent d’orienter la pratique

pédagogique. En effet, évaluer doit impliquer aussi le contrôle et la révision quotidienne

de l’enseignement. Le professeur met toujours en question la démarche éducative pour

améliorer et progresser lui-même dans sa tâche.

Cette évaluation du processus d’enseignement fera attention aussi bien à

l’adéquation de ce que l’on a planifié dans les différentes parties des unités didactiques

qu’aux résultats académiques.

L’Arrêté de 12 décembre 2007 qui règle l’évaluation à la ESO, établit (article 11)

que le professorat évaluera les processus d’enseignement ainsi que sa propre pratique

enseignante en rapport avec la réussite des objectifs des matières, des objectifs

éducatifs de l’étape et le développement des compétences clés, afin de les améliorer et

les adapter aux caractéristiques spécifiques et aux besoins éducatifs des élèves. Cette

évaluation aura lieu au moins après chaque évaluation de l’apprentissage de l’élève et

de forme globale, à la fin de l’année scolaire.

Pour pouvoir analyser tous ces éléments, le professeur utilisera plusieurs

instruments tels que : le résultat de l’évaluation de chaque unité didactique, le test

d’autoévaluation des élèves, la réflexion propre, les résultats obtenus par les élèves, le

dialogue direct et le débat avec les élèves.

Une fois que le professeur aura analysé tous ces points, il sera en mesure de

restructurer son travail si nécessaire.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

ANNEXES

FICHE 1: GRANDEURS ÉLECTRIQUES ET LOI D’OHM

1.- LE COURANT ÉLECTRIQUEUn courant électrique est un déplacement d'électrons (petites particules chargées

négativement que l'on trouve dans les atomes) au sein d'un matériau conducteur.

2.- LA RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE C'est la propriété d'un matériau à s'opposer au passage d'un courant électrique. Elle est

souvent désignée par la lettre R et son unité de mesure est l'ohm (symbole Ω)

ρ est la résisistivité en Ωmm2/m.

l est la longueur en mètres.

s est la section en mm2.

3.- INTENSITÉ DU COURANTL'intensité électrique représente la quantité d'électrons qui circulent dans un circuit

électrique pendant une seconde. Elle est notée et se mesure en Ampère (A). Pour mesurer une intensité électrique, on utilise un ampèremètre.

4.- LA TENSIONLa tension (ou différence de potentiel) aux bornes d'un générateur est son "aptitude à

faire circuler" un courant électrique dans un circuit fermé. Elle s’exprime en volts (symbole: V). On mesure la Tension aux bornes d'un dipôle à l'aide d'un Voltmètre.

 MVmégavolts

KVkilovolts      V

volts    mVmillivolts

 Orage: 100 MV

 Électrostatique

400kvolts

  Tension du secteur230volts

Batterie voiture:12 volts

Pile1,5 volts

 

Électronique

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5.- LA LOI D’OHMLa tension U aux bornes d'un conducteur ohmique est égale au produit de la résistance

R du conducteur et de l'intensité I du courant qui traverse ce conducteur.

V s'exprime en volt (V)

R s'exprime en ohm (Ω)

I s'exprime en ampère (A)

6.- LA PUISSANCE ÉLECTRIQUELa puissance électrique permet de connaître le travail (chaleur et/ou lumière) que

l’appareil peut effectuer par unité de temps.

P s'exprime en watt (W)

V s'exprime en volt (V)

I s'exprime en ampère (A)

Lorsqu'on fait fonctionner diverses lampes à incandescence normalement, c'est-à-dire sous leur tension nominale, on s'aperçoit que certaines éclairent mieux que d'autres.

La grandeur en relation avec l'éclairement de ces lampes, ce n'est ni la tension, ni l'intensité mais la puissance électrique.

7.- EXERCICESA) La résistance d’un conducteur est 3Ω. L’intensité du courant qui le traverse 4A. Calculer la tension aux bornes de ce conducteur.

B) La tension aux bornes d'un conducteur ohmique AB est UAB=2,5V. L'intensité du courant qui le traverse 47mA. Calculer la résistance de ce conducteur ohmique.

C) Suivant le schéma ci-dessous : Nous branchons un appareil (lampe 12V - 21W) aux bornes d'un générateur et nous réglons la tension à la valeur nominale U= 12V. Calculez l'intensité qui traverse la lampe et sa résistance.

D) Un courant de 120 mA traverse un conducteur de cuivre de 200 mètres de longueur et 1,5 mm2 de section. (ρCu : 0,0018 Ωmm2/m).

1. Quelle est la résistance du conducteur ?

2. Quelle est la tension ?

3. Quelle est la puissance électrique consommée par un appareil électrique y connecté?

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V = R * I

P = V * I

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

FICHE 2: LE CIRCUIT ÉLECTRIQUE

Un circuit est constitué d'un générateur qui est la source de courant (pile, accumulateur, dynamo...) et d'un ou plusieurs récepteurs (lampe, fer à repasser, radiateur, machine à laver...). Les bornes de ces appareils sont reliées entre elles par des conducteurs (fils de cuivre, lames de laiton...) pour constituer un circuit fermé c'est-à-dire ininterrompu.

Une chaîne continue de dipôles (une pile, une lampe,…), comportant au moins un générateur, est un circuit électrique.

1.- LES ÉLÉMENTS D'UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE- La source d’énergie électrique. C'est l'élément qui fournit le courant électrique à notre circuit. Il peut s'agir d'une pile électrique, d'une génératrice ou comme dans nos maisons, d'une prise de courant.

- Le conducteur. Cet élément permet de transporter l'électricité de la source vers les appareils de consommation et vice versa. Il s'agit simplement des fils électriques.

- L'interrupteur. Cet élément permet de fermer ou ouvrir un circuit électrique permettant ainsi le passage ou non de l'électricité dans le circuit. Prends bien note: Quand un circuit est ouvert, le fil électrique se trouve sectionné et l'électricité ne peut pas passer. Il n'y a donc pas d'électricité dans un circuit ouvert. À l'inverse dans un circuit fermé l'électricité circule librement.

- L'appareil de consommation. Il s'agit ici de l'élément qui consomme l'énergie électrique afin de la transformer en une autre source d'énergie. Par exemple, la lumière d'une lampe transforme l'électricité en énergie lumineuse.

2.- REPRÉSENTATION SCHÉMATIQUE D’UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE

Lorsque les électriciens et électriciennes dessinent des circuits, ils et elles ne dessinent pas les éléments électriques comme on les connaît. Cette façon de faire serait très belle mais un peu longue et difficile pour ceux et celles qui ne sont pas nécessairement doué(e)s en dessin. On utilise donc les symboles conventionnels pour illustrer schématiquement un circuit électrique.

La forme générale d’un circuit simple est un rectangle.

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Lampe Interrupteur

Fil électrique

Pile électrique

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

Symboles des appareils électriques

Appareil SymboleSource d’énergie: pile, . . .

Le conducteur

lampe

moteur

interrupteur (circuit fermé)

interrupteur (circuit ouvert)

ampèremètre

voltmètre

3.- LE SENS DU COURANT ÉLECTRIQUE.L’axe du moteur tourne dans un sens ou dans l’autre selon la façon dont les bornes de

la pile sont reliées aux bornes du moteur.

Dans un circuit électrique, le courant circule de la borne – à la borne + du générateur : sens réel.

Par convention, dans un circuit électrique, le courant circule de la borne + à la borne – du générateur et on indique ce sens sur le schéma à l’aide d’une flèche : sens pratique.

4.- EXERCICES.A) Représentez un circuit fermé comportant une pile, une lampe, un moteur et un interrupteur en utilisant les symboles normalisés.

B) Une pile de 4,5 V alimente une résistance de 220 ohms et une DEL rouge montées en série, via un interrupteur. Dessinez le schéma de ce circuit.

C) Recopiez les phrases en choisissant le mot exact.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

- Lorsque le courant circule le circuit est ouvert / fermé.- Dans le symbole normalisé d’une pile, le trait le plus long correspond à la borne positive / négative.- Dans un circuit le courant électrique sort par la borne positive / négative du générateur (par convention).

D) Complétez.- Une pile, une lampe, un interrupteur comportent deux . . . . . . . . . . - Dans un circuit le courant électrique sort par la borne . . . . . . . . . du générateur (sens réel).- Un . . . . . . . . . . . ne laisse pas passer le courant.

FICHE 3: MONTAGES ÉLECTRIQUES

1.- LES DIFFÉRENTES SORTES DE MONTAGES

Il existe trois façons de brancher plusieurs appareils dans un circuit électrique:

A) Montage en série.

Un circuit dans lequel les appareils sont branchés les uns à la suite des autres est dit "circuit en série".

Règle de l'unicité du courant : L'intensité du courant a la même valeur en tous les points d'un circuit série.

IT = I1 = I2

- Deux dipôles en série sont traversés par un même courant.

- Le courant passe dans la première lampe et dans l'autre.

- Il n'existe qu'un seul circuit possible pour le courant.

B) Montage en dérivation.

Un circuit dans lequel les appareils sont branchés les uns aux bornes des autres est dit "circuit en dérivation" (ou "en parallèle").

Règle de l'additivité des intensités : Dans un circuit en dérivation, l'intensité du courant dans la branche principale est égal à la somme des intensités des courants dans les branches dérivées. Loi des nœuds.

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IT

I1 I2

IT

I1

IT = I1 + I2

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

- La somme des intensités des courants qui arrivent à un noeud est égal à la somme des intensités des courants qui en partent.

- Le courant se partage en arrivant au carrefour (noeud).

- Les deux dipôles fonctionnent indépendamment l'un de l'autre.

C) Montage mixte. 

Ce sont des montages dans lesquels une partie des éléments est en série, les autres en dérivation.

2.- EXERCICES

A) Choisir le bon mot :

- Dans un montage en dérivation, si une lampe ne fonctionne plus, les autres continuent / ne continuent pas à briller.

- Dans un montage en série / dérivation, les lampes sont placées à la suite les unes des autres.

- Dans un circuit en série / dérivation, si une lampe ne fonctionne plus, le courant ne circule plus.

- Dans un circuit en série / dérivation, chaque lampe est reliée directement aux bornes de la pile.

- Le montage dans lequel les lampes sont indépendantes est le montage en série / dérivation.

B) Représentez ces montages par un schéma normalisé. Indiquez pour chacun s’il s’agit d’un montage en série ou en dérivation.

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I2

IT

IT = I1 + I2

IT = I1 = I5 I3 = I4

IT = I2+ I3

IT = I2+ I4

I2

I1

I3 I4

I5

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

C) On veut commander les deux lampes avec le même interrupteur. Quel est le montage le mieux adapté ? Représentez ce montage par un schéma normalisé en plaçant l’interrupteur.

D) Monte quatre lampes : 3 en série et 1 en dérivation sur deux autres.

FICHE 4: BRANCHEMENT DE RÉSISTANCES

Il existe trois façons de grouper (on dit aussi de «coupler») des résistances: groupement série, groupement parallèle ou dérivation et groupement mixte.

1.- ASSOCIATION DE RÉSISTANCES EN SÉRIE

La résistance R équivalente à deux résistors en série se calcule aisément:

Dans ces types de montage, la tension V aux bornes de l'ensemble est égale à la somme des tensions aux bornes de chacun: V éq = V1 + V2

Les deux résistors sont traversés par la même intensité du courant: IT = I1 = I2.La résistance équivalente vaut donc: Réq = R1 + R2

Cette relation peut se généraliser pour un nombre quelconque de résistors:

La résistance d’un ensemble de résistances en série est égale à la somme de leurs résistances.

2.- ASSOCIATION DE RÉSISTANCES EN PARALLÈLE OU DÉRIVATION

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I1 I2

La résistance R équivalente à deux résistors en parallèle se calcule aisément:

Réq = R1 + R2+ . . . . Véq = V1 + V2+ . . . . IT = I1 = I2 = . . . .

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

Les deux résistors sont soumis à la même tension. L'intensité du courant du générateur

est égale à la somme des intensités des courants circulant dans les deux résistors: 

V éq = V1 = V2          IT = I1 + I2 1/Re = 1/R1 + 1/R2

Cette relation peut se généraliser pour un nombre quelconque de résistors:

La résistance d’un ensemble de résistances en dérivation est égale à:

3.- ASSOCIATION DE RÉSISTANCES EN GROUPEMENT MIXTE

C’est la combinaison de résistances raccordées en série et d’autres raccordées en parallèle.

Pour déterminer la valeur de la résistance équivalente d’un circuit mixte, on simplifie de plus en plus le circuit qu’on ramène à un circuit série ou un circuit parallèle.

Par exemple, dans le dernier circuit : on calcule d’abord la résistance équivalente du groupement série de R1 et R2.

On obtient : Réq1-2 = R1 + R2

On calcule ensuite la résistance équivalente du groupement parallèle de Réq1-2 et R3.

On obtient : 1 / Réq1-2-3 = 1 / Réq1-2 + 1/ R3

La valeur Réq1-2-3 + R4 est la résistance équivalente de tout le circuit.

4.- EXERCICESA) Soit le schéma ci-dessous. Calculez la résistance équivalente entre "A" et "C".

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1/Réq = 1/R1 + 1/R2+ . . . . + Véq = V1 = V2 = . . . . IT = I1 + I2 + . . . .

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B) Un courant de 120 mA traverse un groupe de deux résistances en série. Les valeurs de résistance sont de 50 W et de 150 W.

1. Quelle est la tension aux bornes de la résistance de 50 W ?

2. Quelle est la tension aux bornes de la résistance de 150 W ?

3. Quelle est la résistance équivalente du groupe de résistances en série ?

4. Quelle est la tension aux bornes du groupe de résistances en série ?

FICHE 5: LE MULTIMÈTRE

Un multimètre est un appareil capable de mesurer une intensité en ampère (A), une tension en volt (V), ou la résistance d’un dipôle en ohm (Ω).

Les mesures d’intensité et de tension sont possibles en courant continu ( ) ou alternatif (~).

Ces différentes fonctions : ampèremètre, voltmètre ou ohmmètre, sont sélectionnées par un commutateur rotatif qui permet également de choisir le calibre le mieux adapté à la mesure.

Le multimètre possède 4 bornes :

A mA COM V/Ω

Nous utiliserons deux de ces bornes, choisie en fonction de la mesure à effectuer.

Avant toute mesure, placer le sélecteur sur la plus grosse valeur de la section choisie, et baisser cran par cran jusqu'à avoir la mesure la plus précise.

1.- LES DIFFÉRENTES FONCTIONS

1. Mesure de tension en courant continu.2. Mesure de tension en courant alternatif.3. Mesure d'une résistance ou continuité d'un

élément4. Mesure d'intensité.5. Test de diode (LED ou non).6. Prises de branchement des pointes de touche (à

noter que la troisième sert uniquement pour une mesure d'intensité de 10 Ampères).

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Commutateurrotatif

UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

2.- FONCTION OHMMÈTREPour l'utiliser en tant qu'ohmmètre et donc mesurer une résistance, le

bouton central doit être sur un des calibres de la zone en vert (200 MΩ, 20 MΩ, 2000 kΩ, etc).

L'appareil doit toujours être branché aux bornes d'un objet ou d'un dipôle isolé (sans courant).

Les bornes à utiliser sont les bornes COM et Ω. Le cordon noir doit être branché sur le plot COM et le cordon rouge sur V/Ω.

L’ohmmètre se branche en dérivation.

3.- FONCTION VOLTMÈTREIl suffit de sélectionner un calibre en V pour que le multimètre

devienne un voltmètre.

Sélectionner la mesure de tension en courant continu (V ) ou alternatif (V~).

Le voltmètre mesure la tension entre les bornes d’un dipôle. Il se place en dérivation entre les bornes de ce dipôle.

Les bornes à utiliser sont les bornes COM et V. Le cordon noir doit être branché sur le plot COM et le cordon rouge sur V/Ω.

4.- FONCTION AMPÈREMÈTRE

Il suffit de sélectionner un calibre A ou mA (milliampère) pour que le multimètre devienne un ampèremètre. Sélectionner la mesure d’intensité en courant continu (A ) ou alternatif (A~).

L’ampèremètre se place dans le circuit en série avec les autres dipôles.

Le cordon noir doit être branché sur le plot COM et le cordon rouge sur A ou mA.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

5.- EXERCICES.

A) Nommer l’appareil qui permet de mesurer l’intensité du courant électrique qui traverse une résistance. Préciser son mode de branchement et le représenter.

B) Deux branchements sont proposés pour mesurer l’intensité du courant dans le circuit. Quel est le montage correct?

FICHE 6: CODE DE COULEURS DES RÉSISTORS

1.- INTRODUCTION

Quand on utilise un conducteur ohmique, on doit connaître sa résistance.

Un système de codification des résistances électriques a été inventé afin de simplifier l'identification des résistors. Ainsi, pour identifier la résistance d'un résistor, on y applique quatre bandes de couleur, qui correspondent chacune à un chiffre et permet de déterminer la valeur d'une résistance ainsi que sa tolérance.

2.- MÉTHODE POUR DÉCHIFFRER LE CODE DES COULEURS

Il faut tout d'abord placer la résistance dans le bon sens.

Les fabricants placent des anneaux colorés qui donnent plusieurs indications. Il faut placer la résistance devant-soi comme l'indique le schéma avec les 3 anneaux colorés à gauche. La résistance possède un anneau doré ou argenté, qu'il faut placer à droite.

On peut donc déterminer la résistance d'un résistor comme suit :

• Anneaux 1 et 2: Les deux premiers anneaux ou bandes indiquent les deux premiers chiffres de la valeur de la résistance.Pour notre exemple:anneau vert 5anneau bleu 6

• Anneau 3 : Il indique le nombre de zéros à rajouter.Anneau rouge 2 donc on rajoute derrière les premiers chiffres 2 zéros, ce qui revient aussi à

Couleur Chiffre ToléranceNoir 0

Marron 1Rouge 2Orange 3Jaune 4Vert 5Bleu 6

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

multiplier par 102.La valeur de la résistance est donc R=5600Ω

• Anneau 4 : C'est une indication du fabricant sur la précision (ou tolérance) de la valeur de la résistance. Elle est donnée en pourcentage.Anneau doré précision +/- 5%.

Violet 7Gris 8

Blanc 9Or - +/- 5%

Argent - +/- 10%

3.- TOLÉRANCE

L'anneau 4 indique l'écart maximal possible entre la valeur réelle de la résistance et la valeur annoncée par les anneaux. Dans notre exemple, l'anneau doré indique que cet écart maximal représente de 5% sur la valeur de 5600Ω trouvée.

Codes de couleurs pour la quatrième bande (précision) :

Note: Si la quatrième bande est absente, la précision est de ± 20%

Couleur

Valeur

Noir ± 20 %

Marron ± 1 %Rouge ± 2 %Argen

t± 10

%Or ± 5 %

Pour mieux comprendre comment appliquer ce code, voici un petit exemple. Nous avons un résistor portant les quatre bandes des couleurs suivantes : jaune, gris, orange, argent.

1. Les deux premières bandes nous donnent les deux chiffres significatifs de la résistance. Ici, jaune = 4 et gris = 8. Les deux premiers chiffres sont donc 48.

2. La troisième bande nous donne la puissance de 10 du facteur multiplicatif. Ici, orange = 3. Le facteur multiplicatif est donc 103 = 1000.

3. La quatrième bande nous donne la précision sur la résistance. Ici, argent = ± 10 %. 4. La résistance de notre résistor est donc de 48 x 103 Ω ± 10 % ou 48 kΩ ± 10 %.

4.- EXERCICES

4.1.- Quelle est la valeur des résistances suivantes ? Quelle est la valeur de l'écart maximal ?

A)

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

B)

C)

4.2.- Cet écart peut être en plus ou en moins par rapport à la valeur donnée par les anneaux. Déterminez alors dans quel intervalle se situe la valeur réelle de la résistance:

A) Ω < R < Ω B) Ω < R < Ω C) Ω < R < Ω

FICHE 7: LES ÉLÉMENTS D’UN CIRCUIT ÉLECTRONIQUE

1.- INTRODUCTION

Un circuit électronique possède des éléments qui assurent les mêmes fonctions que ceux d’un circuit électrique.

Il se distingue du circuit électrique par la présence de nouveaux composants :

- Certains sont des récepteurs, comme la diode électroluminescente qui restitue l’énergie électrique sous forme d’énergie lumineuse.

- D’autres ont pour fonction de transformer l’énergie électrique en un signal permettant de respecter la fonction d’usage demandée.

2.- DÉFINITION

Un composant électronique est un élément destiné à être assemblé avec d'autres afin de réaliser une ou plusieurs fonctions électroniques. Les composants forment de très nombreux types et catégories, ils répondent à divers standards de l'industrie aussi bien pour leurs caractéristiques électriques que pour leurs caractéristiques géométriques. Leur assemblage est préalablement défini par un schéma d'implantation.

3.- CLASSIFICATION

Les composants électroniques peuvent être classés suivant diverses méthodes :Un composant actif est un composant électronique qui permet d'augmenter la

puissance d'un signal (tension, courant, ou les deux). On y classe : transistor, circuit intégré.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

Il existe généralement une connexion électrique interne entre deux bornes du composant où le courant et la tension sont de même signe (orientés dans le même sens sur le schéma).

Au contraire un composant est dit passif lorsqu'il ne permet pas d'augmenter la puissance d'un signal: résistance, condensateur, bobine, filtre passif, transformateur, diode, ainsi que les assemblages de ces composants. Une autre définition d'un composant dit « passif » est qu'il obéit à la loi d'Ohm.

3.1.- La diode

C’est un composant électronique. Le sens de branchement de la diode a beaucoup d’importance sur le fonctionnement du montage. C’est un dipôle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un sens.

Symbole d'une diode dans un circuitDifférents types de diodes

Une diode électroluminescente, couramment abrégée sous le sigle DEL et le plus souvent sous l’anglicisme LED (pour light-emitting diode) est un composant électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique.

Diodes de différentes couleurs

3.2.- Le transistor

Le transistor est le composant électronique actif fondamental en électronique utilisé principalement comme interrupteur commandé et pour l'amplification, mais aussi pour stabiliser une tension, moduler un signal ainsi que de nombreuses autres utilisations. Il y a deux types : N-P-N et P-N-P.

Quelques modèles de transistors

Symbole d'un transistor NPN

3.3.- Le condensateur

C’est un composant électronique ou électrique dont l'intérêt de base est de pouvoir recevoir et rendre une charge électrique, dont la valeur est proportionnelle à la tension. Il se caractérise par sa capacité électrique.

Il est utilisé principalement pour stocker de l'énergie et pour stabiliser une alimentation électrique.

Condensateurs électrochimiques

3.4.- Le relais électromécanique

C’est un organe électrotechnique qui permet la commutation de liaisons électriques.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

La fonction principale est de séparer les circuits de commandes, des circuits de puissances : à des fins d'isolement et bien souvent d'amplification des tensions et des courants.

3.5.- Le circuit imprimé

C’est un support, généralement une plaque, destiné à regrouper des composants électroniques, afin de réaliser un système plus complexe.

Après perçage des trous de passage, il permet d'implanter par soudure à l'étain les composants électroniques (diodes, résistances, condensateurs, transistors, circuits intégrés, etc.). Ils seront alors reliés par les bandes conductrices ainsi créées.

Le circuit imprimé a deux fonctions principales. Il permet de réaliser :

- des connexions électriques (circulation de l’énergie électrique)- des liaisons mécaniques (maintien des composants).

3.6.- Le circuit intégréC’est un composant électronique qui reproduit une ou plusieurs

fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de composants électroniques de base dans un volume réduit, rendant le circuit facile à mettre en œuvre.

Circuits intégrés

4.- EXERCICES

4.1.- Énoncez les raisons qui ont favorisé l’utilisation des circuits imprimés.

4.2.- Complétez le tableau suivant:

Nom de composant Dessin Symbole

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

Conducteur

ACTIVITÉS D’INTRODUCTION

1.- Représentez ces montages par un schéma normalisé. Indiquez pour chacun s’il s’agit d’un montage en série ou en dérivation.

2.- Pour mesurer la tension aux bornes du générateur quel appareil utilise-t-on? Comment le branche-t-on dans le circuit (série ou dérivation) ?

3.- Un fil de cuivre a une section de 0.1 mm2. Il est parcouru par un courant de 100 mA. Quelle est la tension aux bornes de ce conducteur si sa longueur vaut 300 m ?

4.- Soit le schéma ci-contre.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

5.- Pourquoi utilise-t-on du cuivre pour la plupart des fils électriques ?

6.- Nommer l’appareil permettant de mesurer la tension aux bornes de la résistance. Préciser son mode de branchement dans le circuit et le représenter sur un schéma ci-dessus.

ACTIVITÉS DE DÉVELOPPEMENT

1.- Un fil de cuivre a une section de 0.2 mm2. Il est parcouru par un courant de 2A. Quelle est la tension aux bornes de ce conducteur si sa longueur vaut 355m ?

2.- Pour réaliser la résistance électrique d'un radiateur prévu pour dissiper 900 W sous 220 V, on dispose d'un fil résistant de résistivité ρ = 0,0018 Ω· mm2/m et de section 0,15 mm2. Quelle longueur de fil doit-on utiliser?

3.- Pour vérifier le fonctionnement de la résistance chauffante d’un ancien appareil, on réalise un montage avec un générateur, un interrupteur, et la résistance. Représenter ci-dessous le schéma du montage en utilisant des symboles normalisés.

4.- Un moteur électrique fonctionnant sous 220 V est parcouru par un courant de 5 A.a) Quelle puissance mécanique fournit ce moteur?b) Quelle est la résistance totale de ce moteur en fonctionnement?

5.- On réalise le circuit ci-contre où R1=47Ω, R2=33Ω et R3=82Ω. On applique entre les bornes A et B une tension UAB=12V.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

a) Quelle est l'intensité I1 du courant traversant R1?

b) Quelle est l'intensité I2 du courant traversant R2?En déduire la tension aux bornes de la résistance R3.

c) Calculer la valeur de l'intensité I du courant dans la branche principale.En déduire la valeur de la résistance équivalente R du circuit.

d) Retrouver la valeur de R en utilisant les lois d'association des conducteurs ohmiques.

6.- Nommer l’appareil permettant de mesurer la tension aux bornes de la résistance. Préciser son mode de branchement dans le circuit et le représenter sur un schéma ci-dessus.

7.- Une tension de 10 V est appliquée aux bornes d'un groupe de deux résistances en série. Les valeurs de résistance sont de 100 W et 400 W.

a) Quelle est la résistance équivalente du groupe de résistances en série ?

b) Quel est le courant traversant le groupe de résistances en série ?

c) Quelle est la tension aux bornes de la résistance de 100 W ?

d) Quelle est la tension aux bornes de la résistance de 400 W ?

8.- Monsieur Quiñonero met sous tension le montage et s’aperçoit que l’aiguille de l’ampèremètre dévie à l’envers. Indiquer ce que doit faire M.Quiñonero pour que l’aiguille dévie correctement. Les résultats des mesures donnent : U = 12 V et I = 0,57 A. Calculer, en W, la valeur de la puissance chauffante. Arrondir à l’unité.

ACTIVITÉS DE RENFORCEMENT

1.- Nommer l’appareil permettant de mesurer l’intensité du courant électrique traversant la résistance. Préciser son mode de branchement dans le circuit et le représenter sur un schéma.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

2.- Antoine mesure la résistance d'un fil de cuivre de 50 cm de long. Il trouve R1 = 0,1 Ω. Il mesure ensuite la résistance d'un fil de cuivre de même diamètre, mais de 1m de longueur ; il trouve R2 = 0,2 Ω. Que peut-il en conclure ?S'il branche ce fil dans un circuit où passe un courant d'intensité 0,1 A, quelle sera la tension U aux bornes de ce fil ?

3.- Un fer à repasser porte les indications suivantes : " 300 W - 220 V ". La résistance intérieure est constituée d'un ruban de nickel-chrome dont la section est rectangulaire (0,l2mm x 0,80mm). Calculez la longueur totale du ruban.

4.- Pour réaliser la résistance électrique d'un radiateur prévu pour dissiper 1,1 kW sous 220 V, on dispose d'un fil résistant de résistivité ρ = 0,0018 Ω· mm2/m et de section 0,1 mm2. Quelle longueur de fil doit-on utiliser?

5.- Un moteur électrique fonctionnant sous 230 V est parcouru par un courant de 4 A.a) Quelle puissance mécanique fournit ce moteur?b) Quelle est la résistance totale de ce moteur en fonctionnement?

ACTIVITÉS D’ELARGISSEMENT

1.- Dans le circuit ci-dessous, la résistance de 5 ohms est parcourue par un courant de 12 mA. Calculez la tension aux bornes de la source.

2.- On considère le circuit ci-dessous avec :R1= 50ΩR2= 60ΩR3= 80ΩUPN=6,0V

a) Calculer la valeur de la résistance équivalente notée R4 entre les points B et C.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

b) Calculer la valeur de la résistance équivalente notée R5 de l’association R3 et R4 et vérifier que R5=107 Ω

c) Calculer l’intensité I du courant délivré par le générateur de tension et l’exprimer en mA.

d) Calculer les tensions UCA et UBC.

e) Calculer les intensités I1, I2, I3 qui traversent respectivement R1, R2, R3.Quelle loi peut-on alors vérifier ?

ACTIVITÉS DE RÉCAPITULATION

1.- On réalise le circuit ci-contre où R1=56Ω, R2=68Ω et R3=82Ω. On applique entre les bornes A et B une tension UAB=6V.

a) Calculer la résistance équivalente R du dipôle AB.

b) Déterminer l'intensité du courant I1 traversant R1.

c) Calculer la tension UAC.

d) Calculer la tension UCB.

e) Calculer les intensités I2 et I3 des courants traversant R2 et R3.En appliquant la loi des noeuds, vérifier la valeur de I1 trouvée précédemment.

2.- On dispose de trois lampes à incandescence, sur lesquelles il est indiqué respectivement:" 220 V - 60 W "" 220 V - 75 W "" 220 V - 100 W "

a) Quelle est la lampe qui a la plus grande résistance ?

b) Lorsqu'on branche ces trois lampes en série, quelle est celle qui consomme le plus de puissance ?

c) Même question pour un branchement (normal) en parallèle.

3.- Un fer à repasser dissipe une puissance de 300 W lorsqu'il est branché sur 110 V (par exemple; aux Etats-Unis..). Que vaut la résistance du corps de chauffe?Quelle résistance supplémentaire faut-il brancher (et comment?) pour que le fer à repasser puisse fonctionner ‘normalement’ sous 220 V?

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

ACTIVITÉS D’ÉVALUATION ET D’AUTOÉVALUATION

1.- Un courant de 120 mA traverse un conducteur de cuivre de 200 mètres de longueur et 1,5 mm2 de section. (ρCu : 0,0018 Ωmm2/m).

a) Quelle est la résistance du conducteur ?

b) Quelle est la tension ?

c) Quelle est la puissance électrique consommée par un appareil électrique y connecté?

2.- Complétez. - Lorsque le courant circule le circuit est . . . . . . . . .

- Une pile, une lampe, un interrupteur comportent deux . . . . . . . . . .

- Dans un circuit le courant électrique sort par la borne . . . . . . . . . du générateur (sens réel).

- Un . . . . . . . . . . . ne laisse pas passer le courant.

- Dans un circuit en . . . . . . . . . . . ., si une lampe ne fonctionne plus, le courant ne circule plus.

- Dans un circuit en . . . . . . . . . . . . ., chaque lampe est reliée directement aux bornes de la pile.

3.- Un moteur électrique fonctionnant sous 220 V est parcouru par un courant de 4 A.

a) Quelle puissance mécanique fournit ce moteur?

b) Quelle est la résistance totale de ce moteur en fonctionnement?

4.- Pour vérifier le fonctionnement de la résistance chauffante d’un ancien appareil, on réalise un montage en série avec un générateur, un interrupteur, un moteur, une lampe et une résistance. Représenter ci-dessous le schéma du montage en utilisant des symboles normalisés.

5.- Pour réaliser la résistance électrique d'un radiateur prévu pour dissiper 1,1 kW sous 380 V, on dispose d'un fil résistant de résistivité ρ = 0,0018 Ω·mm2/m et de section 0,1 mm2. Quelle longueur de fil doit-on utiliser?

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

6.- On réalise le circuit ci-contre où R1=50Ω, R2=60Ω et R3=70Ω. On applique entre les bornes: U=12V.

a) Calculer la résistance équivalente RT.

b) Déterminer l'intensité du courant I1 traversant R1.

c) Calculer la tension U1.

d) Calculer les intensités I2 et I3 des courants traversant R2 et R3.

7.- On réalise le circuit ci-contre où R1=50Ω, R2=60Ω et R3=70Ω. On applique entre les bornes: U=12V.

a) Calculer la résistance équivalente RT.

b) Déterminer l'intensité du courant I1 traversant R1.

c) Calculer la tension U1.

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UNITÉ DIDACTIQUE: ELECTRICITÉ ET ÉLECTRONIQUE

d) Calculer les intensités I2 et I3 des courants traversant R2 et R3.

8.- On considère le circuit ci-dessous avec :R1= 10ΩR2= 20ΩR3= 30ΩUPN=10V

a) Calculer la valeur de la résistance équivalente notée R1-2 entre les points B et C.

b) Calculer la valeur de la résistance équivalente notée RT de l’association R1-2 et R3.

c) Calculer l’intensité IT du courant délivré par le générateur de tension et l’exprimer en mA.

d) Calculer les tensions UCA et UBC.

e) Calculer les intensités I1, I2, I3 qui traversent respectivement R1, R2, R3.

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3º E.S.O