Collège – 5e – Physique-Chimie – Intensité et Tension électrique (Fiche pédagogique)

Exercice 1 — Relation entre la tension et l’intensité

Objectif pédagogique : Comprendre la relation entre tension électrique, intensité de courant et résistance dans un circuit simple (loi d’Ohm).

Consigne pour l’élève : Détermine l’intensité de courant lorsqu’une tension de 12 volts est appliquée sur une résistance de 4 ohms.

Exercice à réaliser :

• Calcule l’intensité du courant à l’aide de la formule de la loi d’Ohm : (I = frac{U}{R}), où (I) est l’intensité en ampères, (U) la tension en volts et (R) la résistance en ohms.

Matériel requis : Aucun

Temps estimé : 10 minutes

Corrigé détaillé :

• Applique la loi d’Ohm : (I = frac{U}{R} = frac{12,V}{4,Omega} = 3,A).
• Donc, l’intensité du courant est de 3 ampères.

Différenciation pédagogique :

• Remédiation : Revoir les unités de tension, intensité, et résistance. Décomposer la formule de la loi d’Ohm.
• Approfondissement : Demander de calculer la résistance si l’intensité et la tension sont changées : (I = 5,A) et (U = 20,V).

Exercice 2 — Calcul de la tension dans un circuit en série

Objectif pédagogique: Apprendre à calculer la tension dans un circuit en série comprenant plusieurs résistances.

Consigne pour l’élève : Calcule la tension totale dans un circuit en série contenant trois résistances : 5 ohms, 10 ohms, et 15 ohms, avec une intensité de 2 A circulant dans le circuit.

Exercice à réaliser :

• Utilise la formule de la loi d’Ohm et la propriété des résistances en série pour trouver la tension totale :
  (U_{text{total}} = I times (R_1 + R_2 + R_3)).

Matériel requis : Aucun

Temps estimé : 15 minutes

Corrigé détaillé :

• Calcul de la résistance totale : (R_{text{total}} = 5,Omega + 10,Omega + 15,Omega = 30,Omega).
• Utilisation de la loi d’Ohm pour déterminer la tension : (U_{text{total}} = 2,A times 30,Omega = 60,V).
• Donc, la tension totale est de 60 volts.

Différenciation pédagogique :

• Remédiation : Réviser les propriétés des résistances en série et comment elles s’additionnent.
• Approfondissement : Demander de calculer la tension à chaque résistance en utilisant (U = I times R) pour chaque résistance.

Exercice 3 — Effet de l’augmentation de la résistance

Objectif pédagogique : Analyser l’effet d’un changement de résistance sur l’intensité du courant dans un circuit.

Consigne pour l’élève : Comment l’intensité du courant change-t-elle si une résistance de 12 ohms est augmentée à 20 ohms, la tension restant constante à 24 volts ? Explique ton raisonnement.

Exercice à réaliser :

• Calcule l’intensité initiale puis l’intensité après le changement de résistance. Compare les deux résultats et explique l’effet de l’augmentation de la résistance.

Matériel requis : Aucun

Temps estimé : 20 minutes

Corrigé détaillé :

• Intensité initiale : (I_{text{initial}} = frac{24,V}{12,Omega} = 2,A).
• Intensité après changement : (I_{text{nouveau}} = frac{24,V}{20,Omega} = 1,2,A).
• En comparant, on voit que l’intensité diminue avec une augmentation de la résistance.
• L’effet de l’augmentation de résistance est une diminution de l’intensité pour une tension constante.

Différenciation pédagogique :

• Remédiation : Revoir la relation inverse entre résistance et intensité. Refaire des calculs avec des valeurs modifiées pour confirmer la compréhension.
• Approfondissement : Explorer comment les principes découverts s’appliquent aux circuits avec des composants autres que des résistances pures, par exemple des diodes ou des transistors.

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🔗 Ressources complémentaires :