Physique-chimie · 5ème

Idées d’apprentissage actif

Résistance électrique et loi d'Ohm

En électricité, les concepts abstraits comme la résistance et la loi d'Ohm deviennent concrets quand les élèves manipulent des circuits et observent les effets des changements de variables. L'approche active permet de transformer une formule mathématique en une compréhension physique tangible, essentielle pour éviter les erreurs d'interprétation.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 4 - Résistance électrique
• MEN: Cycle 4 - Loi d'Ohm

• 15–35 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Apprentissage par problèmes
• 35 min · Binômes

TP : Tracer la caractéristique d'une résistance

Les binômes font varier la tension aux bornes d'une résistance et mesurent l'intensité correspondante. Ils reportent les points sur un graphique, tracent la droite et calculent la pente pour trouver la valeur de R. Chaque binôme travaille avec une résistance différente pour comparer.

Comment la résistance électrique influence-t-elle le courant dans un circuit ?

Conseil de facilitation

Pendant le TP, circulez pour vérifier que chaque binôme ajuste correctement les curseurs du rhéostat et note bien les valeurs de tension et d'intensité sans dépasser les limites du matériel.

À observer

Sur une fiche, demandez aux élèves de calculer la résistance d'une ampoule sachant que la tension à ses bornes est de 6V et l'intensité du courant est de 0,5A. Posez ensuite la question : 'Que se passerait-il si la résistance de l'ampoule était deux fois plus faible ?'

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Activité 02

• Apprentissage par problèmes
• 25 min · Petits groupes

Défi calcul : Qui protège le composant ?

Les groupes reçoivent un scénario : une LED qui supporte au maximum 20 mA sous 2 V alimentée par une pile de 9 V. Ils doivent calculer la résistance de protection nécessaire avec la loi d'Ohm et la vérifier expérimentalement.

Expliquez la loi d'Ohm et son application pour calculer la résistance, la tension ou l'intensité.

À observer

Présentez un schéma de circuit simple avec une pile, une ampoule et un interrupteur. Demandez aux élèves d'identifier où se trouve la résistance (l'ampoule) et d'expliquer son rôle. Puis, posez la question : 'Si on double la tension de la pile, comment évolue l'intensité du courant dans l'ampoule, en supposant qu'elle est ohmique ?'

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Activité 03

• Penser-Partager-Présenter
• 15 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: Code couleur des résistances

Chaque élève décode la valeur d'une résistance à partir de ses anneaux de couleur. En binôme, ils vérifient avec un ohmmètre. La classe compile les résultats pour repérer les erreurs de lecture les plus fréquentes.

Analysez le rôle des résistances dans la protection des composants électroniques.

À observer

Lancez une discussion en classe : 'Pourquoi est-il important de connaître la loi d'Ohm pour réparer un appareil électronique ? Donnez un exemple concret où une mauvaise valeur de résistance pourrait causer un problème.'

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Activité 04

• Apprentissage par problèmes
• 20 min · Classe entière

Analogie active : La résistance hydraulique

Le professeur fait circuler de l'eau dans des tuyaux de diamètres différents. Les élèves observent que le débit diminue avec un tuyau plus étroit. Ils font le parallèle avec la résistance électrique qui limite le courant, puis formalisent l'analogie par écrit.

Comment la résistance électrique influence-t-elle le courant dans un circuit ?

À observer

Sur une fiche, demandez aux élèves de calculer la résistance d'une ampoule sachant que la tension à ses bornes est de 6V et l'intensité du courant est de 0,5A. Posez ensuite la question : 'Que se passerait-il si la résistance de l'ampoule était deux fois plus faible ?'

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Quelques notes pour enseigner cette unité

Commencez par l'analogie hydraulique pour ancrer la notion de résistance comme un rétrécissement du passage, pas un frein aux charges. Insistez sur les limites de la loi d'Ohm en comparant des dipôles ohmiques et non ohmiques. Utilisez des calculs simples et variés pour renforcer la proportionnalité entre U, R et I.

Les élèves peuvent expliquer le rôle d'une résistance, appliquer la loi d'Ohm pour calculer une grandeur manquante, et identifier les limites de cette loi à travers des exemples concrets. Ils utilisent aussi le code couleur pour déterminer une valeur de résistance et justifient leurs choix avec des mesures.

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Attention à ces idées reçues

• During TP : Tracer la caractéristique d'une résistance, écoutez les élèves dire que la résistance 'ralentit' les électrons comme un mur bloque une balle.

  Pendant ce TP, utilisez l'analogie hydraulique proposée dans l'activité 4 : montrez un tuyau rétréci et demandez aux élèves de décrire comment le débit (intensité) change sans que la vitesse des molécules d'eau (électrons) ne diminue forcément.

• During Défi calcul : Qui protège le composant ?, certains élèves appliquent la loi d'Ohm à tous les composants, y compris une lampe.

  Pendant ce défi, affichez les caractéristiques U = f(I) de différents dipôles (résistance, lampe, diode) et demandez aux élèves de comparer leur forme. Soulignez que seule la résistance a une droite passant par l'origine.

• During Think-Pair-Share : Code couleur des résistances, des élèves pensent qu'une résistance de valeur élevée bloque complètement le courant.

  Pendant cette activité, calculez avec la classe la valeur de l'intensité pour une résistance de 9000 Ω sous 9 V (1 mA) et comparez avec une résistance de 100 Ω. Montrez que même une grande résistance laisse passer un courant, mais très faible.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Apprentissage par problèmes
• Penser-Partager-Présenter