Physique et Chimie

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Sommaire

Fiche 13 : Retard à l’allumage

Suite à la présentation du modèle du condensateur ainsi que du modèle du circuit RC série, il est proposé aux élèves de Terminale générale, spécialité physique-chimie, d’étudier la réponse d’un circuit RC à un échelon de tension. L’article ci-dessous propose une activité mettant en œuvre les microcontrôleurs.

 1. Objectifs pédagogiques

  • Mettre en œuvre une application technologique utilisant le circuit série RC et permettant la visualisation d’un retard à l’allumage.
  • Favoriser le travail collaboratif et l’accompagnement par les pairs
  • Valoriser les compétences numériques au service de l’enseignement de physique-chimie

 2. Partie du programme traitée

 Programme de Terminale générale, spécialité Physique-Chimie

3. Étudier la dynamique d’un système électrique

  • Établir et résoudre l’équation différentielle vérifiée par la tension aux bornes d’un condensateur dans le cas de sa charge par une source idéale de tension et dans le cas de sa décharge.
  • Expliquer le principe de fonctionnement de quelques capteurs capacitifs.
  • Étudier la réponse d’un dispositif modélisé par un dipôle RC.
  • Déterminer le temps caractéristique d’un dipôle RC à l’aide d’un microcontrôleur, d’une carte d’acquisition ou d’un oscilloscope.
  • Capacité mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants avec un second membre constant.

 3. Matériel et logiciel utilisés

  • Ordinateur
  • Carte à microcontrôleur de type Arduino®
  • Logiciel associé
  • Condensateur, Résistance, Interrupteur, fils de connexion

 4. Modalités de l’organisation et mise en œuvre

 Avant la séance – préparation de la partie théorique

Suite à la présentation du modèle du condensateur et ainsi que du modèle du circuit RC série, mise en œuvre d’une application technologique pouvant mettre à profit les dipôles RC.

  • Constitution de groupes hétérogènes de 4 élèves (s’appuyer sur les niveaux de compétences )
  • Distribution du projet
  • Mise en place d’un espace d’échange pour chaque projet sur un ENT

Travail demandé : Déposer sur l’espace d’échange une production écrite indiquant la démarche mise en place :

  • Reformulation de la problématique
  • Hypothèse
  • Expérience proposée
  • Le matériel demandé
  • Les résultats attendus

 Durant la séance – Réalisation de la manipulation (2h- TP)

  • Les élèves sont mis face au matériel
  • L’enseignant circule dans les groupes pour :
    • apporter des corrections, une aide (fiches d’aides), valider la démarche proposée
    • valider le montage réalisé
    • fournir les aides liées à la partie programmation (explication des fonctions, distribution des lignes de programmation : l’élève ne programme pas mais interprète le code (excepté pour des spécialités NSI)
    • valider progressivement les critères de réussite

 5. Documents

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 Auteur

Bertrand FARENEAU

Mise à jour : 20 janvier 2021