Objectifs

- Former les élèves à l’activité scientifique par la mise en œuvre de la démarche d’investigation.
- Entraîner à la lecture de l’information et à sa critique.
- Exécuter un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité électrique.
- Exploiter et interpréter les résultats obtenus à partir de l’observation d’une expérience réalisée.
- Développer les capacités de communication écrite et orale.

Contenu du sujet

Le sujet se découpe en plusieurs parties :

1- Une démarche d’investigation permet de repérer les paramètres utiles à l’évaluation du coût de fonctionnement d’une bouilloire électrique.
2- Les élèves proposent des protocoles expérimentaux utilisant un compteur électrique pour mesurer la consommation d’énergie électrique de plusieurs appareils en fonctionnement. Les résultats expérimentaux sont consignés dans un tableau d’observations à analyser.
3- Une étude expérimentale de l’énergie électrique consommée par deux lampes distinctes est réalisée à l’aide d’un joulemètre.
Les différents résultats expérimentaux mesurés conduisent à l’établissement de la formule : E = P×t.
4- En exploitant de nouvelles ressources chiffrées et en tenant compte des différents résultats obtenus au fil des activités, l’énergie électrique consommée par la bouilloire peut être estimée.

Prérequis

- Connaître les grandeurs couramment utilisées en électricité (intensité, tension et puissance électrique) ainsi que les unités de mesures respectives.
- Être capable de réaliser un circuit électrique comportant un générateur, un interrupteur, des fils conducteurs et des récepteurs branchés en série ou en dérivation.
- Être capable d’extraire les données d’un tableau à double entrée.

Les plus du sujet

- Ce sujet prend le contexte d’une situation quotidienne de paiement d’une facture d’électricité. Il offre l’opportunité aux élèves de comprendre comment les consommations électriques sont établies et de réfléchir à la part des dépenses liées à l’électricité dans un budget. L’emploi d’une simple bouilloire utilisée régulièrement occasionne ainsi des frais qui peuvent être chiffrés sur une année.
- La diversité des travaux proposés (investigation, expérimentation, synthèse) permet aux élèves de travailler en autonomie ou en coopération en groupes.
- Les notions de mathématiques abordées sont liées à la formation des prix (calculs de pourcentages, TVA) et permettent un travail en bivalence avec les sciences-physiques.
- Le repérage des compétences mobilisées à chaque étape de l’activité est facilité par l’intégration visuelle de celles-ci. Les activités peuvent donner lieu à une évaluation formative ou certificative en adaptant le contenu pour un cadrage horaire d’examen.

Pour aller plus loin

• Le lien ci-dessous fournit des informations relatives aux consommations d’énergie électrique (décodage des étiquetages des classes d’énergie, conseils pour réaliser des économies d’énergie…).
Les données chiffrées diffusées sur le site peuvent donner lieu à un travail en statistiques en mathématiques.
https://www.agence-france-electricite.fr/consommation-energetique/

• Le site www.fournisseur-energie.com permet d’effectuer simplement une simulation en ligne auprès de la compagnie EDF afin d’estimer le montant des futures factures à régler.
Les élèves découvrent, en remplissant les formulaires, les différents paramètres à prendre en compte pour le calcul des dépenses liées à l’électricité. Ce travail permet aux élèves de simuler les démarches nécessaires à effectuer pour disposer d’un abonnement d’électricité auprès d’un fournisseur d’énergie électrique.
De nombreuses exploitations en mathématiques sont possibles et l’activité peut aisément se décliner en travail en îlots avec des mises en situations distinctes. Lien direct :
https://www.fournisseur-energie.com/edf-fournisseur-historique/simulation/