CONSTRUCTION DE CIRCUITS ELECTRIQUES

AVEC CAPTEURS DANS LE BUT DE

DEVELOPPER LA COMPETENCE

laquo TRANSFERER raquo

De la compreacutehension agrave la reacutealisation drsquoun projet applicable au

deuxiegraveme degreacute de lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition

Travail de fin drsquoeacutetudes preacutesenteacute

en vue de lrsquoobtention du grade de

Bachelier-Agreacutegeacute de

lrsquoenseignement secondaire

infeacuterieur sous-section sciences

Travail de fin drsquoeacutetudes reacutealiseacute par Cleacutement WAGNER

Promoteur

Luc NACHTERGAELE

Anneacutee acadeacutemique 2017-2018

Je remercie M Nachetergaele pour son aide et

ses nombreux conseils apporteacutes lors de toute

la reacutealisation du TFE Ce travail nrsquoaurait pas pu

ecirctre fait sans lui

Je remercie ma correctrice Caroline Hocq

pour son soutien moral pendant toute la

reacutealisation du TFE et pour la correction de

lrsquoorthographe de mon TFE

Je remercie mes camarades de classe en

particulier Michel Hindou et Julien Toegers

pour les heures passeacutees ensemble agrave travailler

nos TFE mais surtout pour avoir testeacute la

reacutealisation de mon TFE

Je remercie M Boterberge pour ses conseils

sur lrsquoeacutelectriciteacute lors de mon stage et aussi pour

mrsquoavoir laisseacute interroger ses eacutelegraveves pour mon

projet

2

Table des matiegraveres Introduction 3

1 Les liens avec le programme et quelques pistes didactiques 5

Liens avec le programme 5

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE 8

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet 12

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme anneacutees 12

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme anneacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

3 Le deacutetail des composants des circuits 18

4 Comment lire un scheacutema eacutelectronique 29

5 Le fonctionnement des deux circuits 31

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence 31

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuteraturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

6 Quel budget pour ce projet 35

Conclusion 42

Sitographie 44

Bibliographiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip46

Annexeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

3

Introduction

Avec lrsquoarriveacutee des nouveaux programmes un eacuteleacutement nouveau vient bouleverser

lrsquoenseignement les processus de deacuteveloppement (connaitre appliquer et transfeacuterer)

La matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute dans lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition doreacutenavant vue

en troisiegraveme anneacutee et non plus en cinquiegraveme porte sur le processus laquo transfeacuterer raquo le

plus complexe agrave mettre en place puisqursquoil srsquoagit drsquoune nouvelle matiegravere De plus un

nouvel aspect sur lrsquoeacutelectriciteacute est abordeacute lors du cours de troisiegraveme il srsquoagit de la partie

sur les capteurs ainsi que leur utilisation Crsquoest agrave ces nouveauteacutes du programme que je

me suis inteacuteresseacute Dans le cadre de ce travail de fin drsquoeacutetude je tente de montrer une

application simple et accessible pour tout enseignant motiveacute par cette nouvelle

approche de lrsquoeacutelectriciteacute

Pour proposer une reacuteponse agrave ces nouveauteacutes le travail reprend le cours

drsquoeacutelectriciteacute en lrsquoimpleacutementant drsquoun projet afin de lrsquoaccompagner avec comme finaliteacute

la construction drsquoune petite alarme agrave deacutetecteur de preacutesence Pour ce faire je me suis

drsquoabord renseigneacute sur les processus de deacuteveloppement agrave aborder pour cette UAA afin

drsquoavoir une vue globale sur la matiegravere Je me suis ensuite informeacute sur la reacutealisation du

circuit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de preacutesence avec un capteur Apregraves avoir commandeacute

tout le mateacuteriel et avoir appris agrave monter un tel circuit jrsquoai pu faire mes premiegraveres

manipulations afin drsquoajuster les valeurs des diffeacuterents composants de mon circuit Jrsquoai

alors voulu reacutepondre agrave cette question laquo ce projet de montage inteacuteresse-il les eacutelegraveves raquo

Degraves lors au moyen drsquoun sondage jrsquoai recueilli lors de mon stage 32 au centre scolaire

du Sacreacute-Cœur de Jette lrsquoavis drsquoeacutelegraveves de deuxiegraveme secondaire qui nrsquoont jamais eacuteteacute

dispenseacutes de cours sur lrsquoeacutelectriciteacute et drsquoeacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee qui ont deacutejagrave vu cette

matiegravere en leur faisant tester un premier dispositif une alarme agrave deacutetecteur de

preacutesence Jrsquoai continueacute le projet en reacutealisant un second circuit qui ressemble

suffisamment au premier mais avec un nouveau capteur dont le fonctionnement

change il srsquoagit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature De cette maniegravere jrsquoobtiens

un second circuit avec un capteur qui peut servir de laquo transfert raquo pour non seulement

la partie sur les capteurs mais aussi pour toute la matiegravere qui concerne la lecture de

4

scheacutemas et la reacutealisation de circuit qui sert de projet drsquoaccompagnement au cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute tout en deacuteveloppant le nouveau processus laquo transfeacuterer raquo sur les capteurs

Les principales difficulteacutes rencontreacutees pour la reacutealisation de ce projet sont lieacutees

agrave la construction mecircme du circuit Certes de nombreux montages de la sorte ont deacutejagrave

eacuteteacute reacutealiseacutes et sont consultables sur internet Le problegraveme reste qursquoil faut trouver un

moyen abordable pour des novices de lrsquoeacutelectronique (moi les enseignants les eacutelegraveves)

de reacutealiser ces circuits Apregraves avoir trouveacute un bon modegravele il me faut encore ajuster les

valeurs des reacutesistances afin drsquooptimiser au mieux les circuits

Ce travail comporte six parties Drsquoabord les liens avec le programme et les

attentes de celui-ci sont abordeacutes pour ensuite expliciter quelques pistes didactiques afin

de guider les enseignants dans la reacutealisation drsquoun tel projet en classe en adeacutequation

avec le programme Les parties suivantes traitent de la reacutealisation des circuits le

fonctionnement des diffeacuterents composants eacutelectroniques qui interviennent dans les

circuits un rappel sur la scheacutematisation de ces composants et de circuits et enfin le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes La derniegravere partie proposera des exemples

de budgeacutetisation pour la reacutealisation drsquoun tel projet dans une classe de trente eacutelegraveves

5

1 Les liens avec le programme et quelques pistes

didactiques Liens avec le programme

Ce projet prend place dans lrsquoUAA11 de physique du deuxiegraveme degreacute de

lrsquoenseignement geacuteneacuteral A savoir laquo UAA1 Lrsquoeacutelectriciteacute raquo

Ces reacutefeacuterences sont les suivantes laquo Humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques sciences

geacuteneacuterales 2e degreacute D20147362323 raquo

Avant de srsquointeacuteresser en deacutetails au contenu de cette UAA il est important de se rappeler

ce que les eacutelegraveves sont censeacutes avoir vu dans le premier degreacute

Force deacutefinition mesure et uniteacute

Principe des actions reacuteciproques

Circuits eacutelectriques simples

Interrupteur (circuit ouvert circuit fermeacute)

Bons et mauvais conducteurs eacutelectriques

Energie eacutelectrique et transformations drsquoeacutenergie

Pour cette UAA les compeacutetences agrave deacutevelopper sont les suivantes

Mener une deacutemarche expeacuterimentale pour controcircler un circuit eacutelectrique

Reacutesoudre une situation concregravete impliquant des concepts et des proprieacuteteacutes des

courants eacutelectriques

1 Uniteacute drsquoAcquis drsquoApprentissage

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

Je remercie M Nachetergaele pour son aide et

ses nombreux conseils apporteacutes lors de toute

la reacutealisation du TFE Ce travail nrsquoaurait pas pu

ecirctre fait sans lui

Je remercie ma correctrice Caroline Hocq

pour son soutien moral pendant toute la

reacutealisation du TFE et pour la correction de

lrsquoorthographe de mon TFE

Je remercie mes camarades de classe en

particulier Michel Hindou et Julien Toegers

pour les heures passeacutees ensemble agrave travailler

nos TFE mais surtout pour avoir testeacute la

reacutealisation de mon TFE

Je remercie M Boterberge pour ses conseils

sur lrsquoeacutelectriciteacute lors de mon stage et aussi pour

mrsquoavoir laisseacute interroger ses eacutelegraveves pour mon

projet

2

Table des matiegraveres Introduction 3

1 Les liens avec le programme et quelques pistes didactiques 5

Liens avec le programme 5

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE 8

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet 12

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme anneacutees 12

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme anneacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

3 Le deacutetail des composants des circuits 18

4 Comment lire un scheacutema eacutelectronique 29

5 Le fonctionnement des deux circuits 31

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence 31

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuteraturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

6 Quel budget pour ce projet 35

Conclusion 42

Sitographie 44

Bibliographiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip46

Annexeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

3

Introduction

Avec lrsquoarriveacutee des nouveaux programmes un eacuteleacutement nouveau vient bouleverser

lrsquoenseignement les processus de deacuteveloppement (connaitre appliquer et transfeacuterer)

La matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute dans lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition doreacutenavant vue

en troisiegraveme anneacutee et non plus en cinquiegraveme porte sur le processus laquo transfeacuterer raquo le

plus complexe agrave mettre en place puisqursquoil srsquoagit drsquoune nouvelle matiegravere De plus un

nouvel aspect sur lrsquoeacutelectriciteacute est abordeacute lors du cours de troisiegraveme il srsquoagit de la partie

sur les capteurs ainsi que leur utilisation Crsquoest agrave ces nouveauteacutes du programme que je

me suis inteacuteresseacute Dans le cadre de ce travail de fin drsquoeacutetude je tente de montrer une

application simple et accessible pour tout enseignant motiveacute par cette nouvelle

approche de lrsquoeacutelectriciteacute

Pour proposer une reacuteponse agrave ces nouveauteacutes le travail reprend le cours

drsquoeacutelectriciteacute en lrsquoimpleacutementant drsquoun projet afin de lrsquoaccompagner avec comme finaliteacute

la construction drsquoune petite alarme agrave deacutetecteur de preacutesence Pour ce faire je me suis

drsquoabord renseigneacute sur les processus de deacuteveloppement agrave aborder pour cette UAA afin

drsquoavoir une vue globale sur la matiegravere Je me suis ensuite informeacute sur la reacutealisation du

circuit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de preacutesence avec un capteur Apregraves avoir commandeacute

tout le mateacuteriel et avoir appris agrave monter un tel circuit jrsquoai pu faire mes premiegraveres

manipulations afin drsquoajuster les valeurs des diffeacuterents composants de mon circuit Jrsquoai

alors voulu reacutepondre agrave cette question laquo ce projet de montage inteacuteresse-il les eacutelegraveves raquo

Degraves lors au moyen drsquoun sondage jrsquoai recueilli lors de mon stage 32 au centre scolaire

du Sacreacute-Cœur de Jette lrsquoavis drsquoeacutelegraveves de deuxiegraveme secondaire qui nrsquoont jamais eacuteteacute

dispenseacutes de cours sur lrsquoeacutelectriciteacute et drsquoeacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee qui ont deacutejagrave vu cette

matiegravere en leur faisant tester un premier dispositif une alarme agrave deacutetecteur de

preacutesence Jrsquoai continueacute le projet en reacutealisant un second circuit qui ressemble

suffisamment au premier mais avec un nouveau capteur dont le fonctionnement

change il srsquoagit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature De cette maniegravere jrsquoobtiens

un second circuit avec un capteur qui peut servir de laquo transfert raquo pour non seulement

la partie sur les capteurs mais aussi pour toute la matiegravere qui concerne la lecture de

4

scheacutemas et la reacutealisation de circuit qui sert de projet drsquoaccompagnement au cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute tout en deacuteveloppant le nouveau processus laquo transfeacuterer raquo sur les capteurs

Les principales difficulteacutes rencontreacutees pour la reacutealisation de ce projet sont lieacutees

agrave la construction mecircme du circuit Certes de nombreux montages de la sorte ont deacutejagrave

eacuteteacute reacutealiseacutes et sont consultables sur internet Le problegraveme reste qursquoil faut trouver un

moyen abordable pour des novices de lrsquoeacutelectronique (moi les enseignants les eacutelegraveves)

de reacutealiser ces circuits Apregraves avoir trouveacute un bon modegravele il me faut encore ajuster les

valeurs des reacutesistances afin drsquooptimiser au mieux les circuits

Ce travail comporte six parties Drsquoabord les liens avec le programme et les

attentes de celui-ci sont abordeacutes pour ensuite expliciter quelques pistes didactiques afin

de guider les enseignants dans la reacutealisation drsquoun tel projet en classe en adeacutequation

avec le programme Les parties suivantes traitent de la reacutealisation des circuits le

fonctionnement des diffeacuterents composants eacutelectroniques qui interviennent dans les

circuits un rappel sur la scheacutematisation de ces composants et de circuits et enfin le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes La derniegravere partie proposera des exemples

de budgeacutetisation pour la reacutealisation drsquoun tel projet dans une classe de trente eacutelegraveves

5

1 Les liens avec le programme et quelques pistes

didactiques Liens avec le programme

Ce projet prend place dans lrsquoUAA11 de physique du deuxiegraveme degreacute de

lrsquoenseignement geacuteneacuteral A savoir laquo UAA1 Lrsquoeacutelectriciteacute raquo

Ces reacutefeacuterences sont les suivantes laquo Humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques sciences

geacuteneacuterales 2e degreacute D20147362323 raquo

Avant de srsquointeacuteresser en deacutetails au contenu de cette UAA il est important de se rappeler

ce que les eacutelegraveves sont censeacutes avoir vu dans le premier degreacute

Force deacutefinition mesure et uniteacute

Principe des actions reacuteciproques

Circuits eacutelectriques simples

Interrupteur (circuit ouvert circuit fermeacute)

Bons et mauvais conducteurs eacutelectriques

Energie eacutelectrique et transformations drsquoeacutenergie

Pour cette UAA les compeacutetences agrave deacutevelopper sont les suivantes

Mener une deacutemarche expeacuterimentale pour controcircler un circuit eacutelectrique

Reacutesoudre une situation concregravete impliquant des concepts et des proprieacuteteacutes des

courants eacutelectriques

1 Uniteacute drsquoAcquis drsquoApprentissage

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

2

Table des matiegraveres Introduction 3

1 Les liens avec le programme et quelques pistes didactiques 5

Liens avec le programme 5

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE 8

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet 12

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme anneacutees 12

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme anneacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

3 Le deacutetail des composants des circuits 18

4 Comment lire un scheacutema eacutelectronique 29

5 Le fonctionnement des deux circuits 31

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence 31

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuteraturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

6 Quel budget pour ce projet 35

Conclusion 42

Sitographie 44

Bibliographiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip46

Annexeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

3

Introduction

Avec lrsquoarriveacutee des nouveaux programmes un eacuteleacutement nouveau vient bouleverser

lrsquoenseignement les processus de deacuteveloppement (connaitre appliquer et transfeacuterer)

La matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute dans lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition doreacutenavant vue

en troisiegraveme anneacutee et non plus en cinquiegraveme porte sur le processus laquo transfeacuterer raquo le

plus complexe agrave mettre en place puisqursquoil srsquoagit drsquoune nouvelle matiegravere De plus un

nouvel aspect sur lrsquoeacutelectriciteacute est abordeacute lors du cours de troisiegraveme il srsquoagit de la partie

sur les capteurs ainsi que leur utilisation Crsquoest agrave ces nouveauteacutes du programme que je

me suis inteacuteresseacute Dans le cadre de ce travail de fin drsquoeacutetude je tente de montrer une

application simple et accessible pour tout enseignant motiveacute par cette nouvelle

approche de lrsquoeacutelectriciteacute

Pour proposer une reacuteponse agrave ces nouveauteacutes le travail reprend le cours

drsquoeacutelectriciteacute en lrsquoimpleacutementant drsquoun projet afin de lrsquoaccompagner avec comme finaliteacute

la construction drsquoune petite alarme agrave deacutetecteur de preacutesence Pour ce faire je me suis

drsquoabord renseigneacute sur les processus de deacuteveloppement agrave aborder pour cette UAA afin

drsquoavoir une vue globale sur la matiegravere Je me suis ensuite informeacute sur la reacutealisation du

circuit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de preacutesence avec un capteur Apregraves avoir commandeacute

tout le mateacuteriel et avoir appris agrave monter un tel circuit jrsquoai pu faire mes premiegraveres

manipulations afin drsquoajuster les valeurs des diffeacuterents composants de mon circuit Jrsquoai

alors voulu reacutepondre agrave cette question laquo ce projet de montage inteacuteresse-il les eacutelegraveves raquo

Degraves lors au moyen drsquoun sondage jrsquoai recueilli lors de mon stage 32 au centre scolaire

du Sacreacute-Cœur de Jette lrsquoavis drsquoeacutelegraveves de deuxiegraveme secondaire qui nrsquoont jamais eacuteteacute

dispenseacutes de cours sur lrsquoeacutelectriciteacute et drsquoeacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee qui ont deacutejagrave vu cette

matiegravere en leur faisant tester un premier dispositif une alarme agrave deacutetecteur de

preacutesence Jrsquoai continueacute le projet en reacutealisant un second circuit qui ressemble

suffisamment au premier mais avec un nouveau capteur dont le fonctionnement

change il srsquoagit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature De cette maniegravere jrsquoobtiens

un second circuit avec un capteur qui peut servir de laquo transfert raquo pour non seulement

la partie sur les capteurs mais aussi pour toute la matiegravere qui concerne la lecture de

4

scheacutemas et la reacutealisation de circuit qui sert de projet drsquoaccompagnement au cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute tout en deacuteveloppant le nouveau processus laquo transfeacuterer raquo sur les capteurs

Les principales difficulteacutes rencontreacutees pour la reacutealisation de ce projet sont lieacutees

agrave la construction mecircme du circuit Certes de nombreux montages de la sorte ont deacutejagrave

eacuteteacute reacutealiseacutes et sont consultables sur internet Le problegraveme reste qursquoil faut trouver un

moyen abordable pour des novices de lrsquoeacutelectronique (moi les enseignants les eacutelegraveves)

de reacutealiser ces circuits Apregraves avoir trouveacute un bon modegravele il me faut encore ajuster les

valeurs des reacutesistances afin drsquooptimiser au mieux les circuits

Ce travail comporte six parties Drsquoabord les liens avec le programme et les

attentes de celui-ci sont abordeacutes pour ensuite expliciter quelques pistes didactiques afin

de guider les enseignants dans la reacutealisation drsquoun tel projet en classe en adeacutequation

avec le programme Les parties suivantes traitent de la reacutealisation des circuits le

fonctionnement des diffeacuterents composants eacutelectroniques qui interviennent dans les

circuits un rappel sur la scheacutematisation de ces composants et de circuits et enfin le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes La derniegravere partie proposera des exemples

de budgeacutetisation pour la reacutealisation drsquoun tel projet dans une classe de trente eacutelegraveves

5

1 Les liens avec le programme et quelques pistes

didactiques Liens avec le programme

Ce projet prend place dans lrsquoUAA11 de physique du deuxiegraveme degreacute de

lrsquoenseignement geacuteneacuteral A savoir laquo UAA1 Lrsquoeacutelectriciteacute raquo

Ces reacutefeacuterences sont les suivantes laquo Humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques sciences

geacuteneacuterales 2e degreacute D20147362323 raquo

Avant de srsquointeacuteresser en deacutetails au contenu de cette UAA il est important de se rappeler

ce que les eacutelegraveves sont censeacutes avoir vu dans le premier degreacute

Force deacutefinition mesure et uniteacute

Principe des actions reacuteciproques

Circuits eacutelectriques simples

Interrupteur (circuit ouvert circuit fermeacute)

Bons et mauvais conducteurs eacutelectriques

Energie eacutelectrique et transformations drsquoeacutenergie

Pour cette UAA les compeacutetences agrave deacutevelopper sont les suivantes

Mener une deacutemarche expeacuterimentale pour controcircler un circuit eacutelectrique

Reacutesoudre une situation concregravete impliquant des concepts et des proprieacuteteacutes des

courants eacutelectriques

1 Uniteacute drsquoAcquis drsquoApprentissage

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

3

Introduction

Avec lrsquoarriveacutee des nouveaux programmes un eacuteleacutement nouveau vient bouleverser

lrsquoenseignement les processus de deacuteveloppement (connaitre appliquer et transfeacuterer)

La matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute dans lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition doreacutenavant vue

en troisiegraveme anneacutee et non plus en cinquiegraveme porte sur le processus laquo transfeacuterer raquo le

plus complexe agrave mettre en place puisqursquoil srsquoagit drsquoune nouvelle matiegravere De plus un

nouvel aspect sur lrsquoeacutelectriciteacute est abordeacute lors du cours de troisiegraveme il srsquoagit de la partie

sur les capteurs ainsi que leur utilisation Crsquoest agrave ces nouveauteacutes du programme que je

me suis inteacuteresseacute Dans le cadre de ce travail de fin drsquoeacutetude je tente de montrer une

application simple et accessible pour tout enseignant motiveacute par cette nouvelle

approche de lrsquoeacutelectriciteacute

Pour proposer une reacuteponse agrave ces nouveauteacutes le travail reprend le cours

drsquoeacutelectriciteacute en lrsquoimpleacutementant drsquoun projet afin de lrsquoaccompagner avec comme finaliteacute

la construction drsquoune petite alarme agrave deacutetecteur de preacutesence Pour ce faire je me suis

drsquoabord renseigneacute sur les processus de deacuteveloppement agrave aborder pour cette UAA afin

drsquoavoir une vue globale sur la matiegravere Je me suis ensuite informeacute sur la reacutealisation du

circuit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de preacutesence avec un capteur Apregraves avoir commandeacute

tout le mateacuteriel et avoir appris agrave monter un tel circuit jrsquoai pu faire mes premiegraveres

manipulations afin drsquoajuster les valeurs des diffeacuterents composants de mon circuit Jrsquoai

alors voulu reacutepondre agrave cette question laquo ce projet de montage inteacuteresse-il les eacutelegraveves raquo

Degraves lors au moyen drsquoun sondage jrsquoai recueilli lors de mon stage 32 au centre scolaire

du Sacreacute-Cœur de Jette lrsquoavis drsquoeacutelegraveves de deuxiegraveme secondaire qui nrsquoont jamais eacuteteacute

dispenseacutes de cours sur lrsquoeacutelectriciteacute et drsquoeacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee qui ont deacutejagrave vu cette

matiegravere en leur faisant tester un premier dispositif une alarme agrave deacutetecteur de

preacutesence Jrsquoai continueacute le projet en reacutealisant un second circuit qui ressemble

suffisamment au premier mais avec un nouveau capteur dont le fonctionnement

change il srsquoagit drsquoune alarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature De cette maniegravere jrsquoobtiens

un second circuit avec un capteur qui peut servir de laquo transfert raquo pour non seulement

la partie sur les capteurs mais aussi pour toute la matiegravere qui concerne la lecture de

4

scheacutemas et la reacutealisation de circuit qui sert de projet drsquoaccompagnement au cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute tout en deacuteveloppant le nouveau processus laquo transfeacuterer raquo sur les capteurs

Les principales difficulteacutes rencontreacutees pour la reacutealisation de ce projet sont lieacutees

agrave la construction mecircme du circuit Certes de nombreux montages de la sorte ont deacutejagrave

eacuteteacute reacutealiseacutes et sont consultables sur internet Le problegraveme reste qursquoil faut trouver un

moyen abordable pour des novices de lrsquoeacutelectronique (moi les enseignants les eacutelegraveves)

de reacutealiser ces circuits Apregraves avoir trouveacute un bon modegravele il me faut encore ajuster les

valeurs des reacutesistances afin drsquooptimiser au mieux les circuits

Ce travail comporte six parties Drsquoabord les liens avec le programme et les

attentes de celui-ci sont abordeacutes pour ensuite expliciter quelques pistes didactiques afin

de guider les enseignants dans la reacutealisation drsquoun tel projet en classe en adeacutequation

avec le programme Les parties suivantes traitent de la reacutealisation des circuits le

fonctionnement des diffeacuterents composants eacutelectroniques qui interviennent dans les

circuits un rappel sur la scheacutematisation de ces composants et de circuits et enfin le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes La derniegravere partie proposera des exemples

de budgeacutetisation pour la reacutealisation drsquoun tel projet dans une classe de trente eacutelegraveves

5

1 Les liens avec le programme et quelques pistes

didactiques Liens avec le programme

Ce projet prend place dans lrsquoUAA11 de physique du deuxiegraveme degreacute de

lrsquoenseignement geacuteneacuteral A savoir laquo UAA1 Lrsquoeacutelectriciteacute raquo

Ces reacutefeacuterences sont les suivantes laquo Humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques sciences

geacuteneacuterales 2e degreacute D20147362323 raquo

Avant de srsquointeacuteresser en deacutetails au contenu de cette UAA il est important de se rappeler

ce que les eacutelegraveves sont censeacutes avoir vu dans le premier degreacute

Force deacutefinition mesure et uniteacute

Principe des actions reacuteciproques

Circuits eacutelectriques simples

Interrupteur (circuit ouvert circuit fermeacute)

Bons et mauvais conducteurs eacutelectriques

Energie eacutelectrique et transformations drsquoeacutenergie

Pour cette UAA les compeacutetences agrave deacutevelopper sont les suivantes

Mener une deacutemarche expeacuterimentale pour controcircler un circuit eacutelectrique

Reacutesoudre une situation concregravete impliquant des concepts et des proprieacuteteacutes des

courants eacutelectriques

1 Uniteacute drsquoAcquis drsquoApprentissage

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

4

scheacutemas et la reacutealisation de circuit qui sert de projet drsquoaccompagnement au cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute tout en deacuteveloppant le nouveau processus laquo transfeacuterer raquo sur les capteurs

Les principales difficulteacutes rencontreacutees pour la reacutealisation de ce projet sont lieacutees

agrave la construction mecircme du circuit Certes de nombreux montages de la sorte ont deacutejagrave

eacuteteacute reacutealiseacutes et sont consultables sur internet Le problegraveme reste qursquoil faut trouver un

moyen abordable pour des novices de lrsquoeacutelectronique (moi les enseignants les eacutelegraveves)

de reacutealiser ces circuits Apregraves avoir trouveacute un bon modegravele il me faut encore ajuster les

valeurs des reacutesistances afin drsquooptimiser au mieux les circuits

Ce travail comporte six parties Drsquoabord les liens avec le programme et les

attentes de celui-ci sont abordeacutes pour ensuite expliciter quelques pistes didactiques afin

de guider les enseignants dans la reacutealisation drsquoun tel projet en classe en adeacutequation

avec le programme Les parties suivantes traitent de la reacutealisation des circuits le

fonctionnement des diffeacuterents composants eacutelectroniques qui interviennent dans les

circuits un rappel sur la scheacutematisation de ces composants et de circuits et enfin le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes La derniegravere partie proposera des exemples

de budgeacutetisation pour la reacutealisation drsquoun tel projet dans une classe de trente eacutelegraveves

5

1 Les liens avec le programme et quelques pistes

didactiques Liens avec le programme

Ce projet prend place dans lrsquoUAA11 de physique du deuxiegraveme degreacute de

lrsquoenseignement geacuteneacuteral A savoir laquo UAA1 Lrsquoeacutelectriciteacute raquo

Ces reacutefeacuterences sont les suivantes laquo Humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques sciences

geacuteneacuterales 2e degreacute D20147362323 raquo

Avant de srsquointeacuteresser en deacutetails au contenu de cette UAA il est important de se rappeler

ce que les eacutelegraveves sont censeacutes avoir vu dans le premier degreacute

Force deacutefinition mesure et uniteacute

Principe des actions reacuteciproques

Circuits eacutelectriques simples

Interrupteur (circuit ouvert circuit fermeacute)

Bons et mauvais conducteurs eacutelectriques

Energie eacutelectrique et transformations drsquoeacutenergie

Pour cette UAA les compeacutetences agrave deacutevelopper sont les suivantes

Mener une deacutemarche expeacuterimentale pour controcircler un circuit eacutelectrique

Reacutesoudre une situation concregravete impliquant des concepts et des proprieacuteteacutes des

courants eacutelectriques

1 Uniteacute drsquoAcquis drsquoApprentissage

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

5

1 Les liens avec le programme et quelques pistes

didactiques Liens avec le programme

Ce projet prend place dans lrsquoUAA11 de physique du deuxiegraveme degreacute de

lrsquoenseignement geacuteneacuteral A savoir laquo UAA1 Lrsquoeacutelectriciteacute raquo

Ces reacutefeacuterences sont les suivantes laquo Humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques sciences

geacuteneacuterales 2e degreacute D20147362323 raquo

Avant de srsquointeacuteresser en deacutetails au contenu de cette UAA il est important de se rappeler

ce que les eacutelegraveves sont censeacutes avoir vu dans le premier degreacute

Force deacutefinition mesure et uniteacute

Principe des actions reacuteciproques

Circuits eacutelectriques simples

Interrupteur (circuit ouvert circuit fermeacute)

Bons et mauvais conducteurs eacutelectriques

Energie eacutelectrique et transformations drsquoeacutenergie

Pour cette UAA les compeacutetences agrave deacutevelopper sont les suivantes

Mener une deacutemarche expeacuterimentale pour controcircler un circuit eacutelectrique

Reacutesoudre une situation concregravete impliquant des concepts et des proprieacuteteacutes des

courants eacutelectriques

1 Uniteacute drsquoAcquis drsquoApprentissage

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

6

Les deacuteveloppements attendus pour cela sont les suivants

Expliciter des connaissances

Appliquer Transfeacuterer

Deacutecrire une expeacuterience mettant en eacutevidence lrsquoexistence de deux types de charge eacutelectrique et les attractions reacutepulsions qui en reacutesultent (C1)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs etou de capteurs (T1)

Sur base drsquoune expeacuterience eacutenoncer les conditions de circulation drsquoun courant eacutelectrique dans un milieu donneacute (C2)

Mesurer et veacuterifier par calcul la valeur de lrsquointensiteacute de courant traversant un eacuteleacutement de circuit ou de la tension appliqueacutee agrave cet eacuteleacutement dans un circuit (A2)

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

A lrsquoaide drsquoune expeacuterience montreacutee mettre en eacutevidence et estimer la variation du courant eacutelectrique drsquoun circuit en fonction de paramegravetres (A3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Mesurer lrsquoeacutenergie ou la puissance eacutelectrique produite ou consommeacutee dans un circuit (A4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Deacutecrire les conditions drsquoutilisation seacutecuriseacutees (pour les personnes et pour le mateacuteriel) drsquoun circuit simple qursquoil soit domestique ou non (C7)

Ce TFE a pour objectif principal drsquoapporter une reacuteponse au seul point de transfert de

cette UAA 1 laquo Reacutealiser une tacircche qui implique un montage agrave lrsquoaide de commutateurs

et ou de capteurs raquo

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

7

Cependant il peut srsquoinseacuterer dans une seacutequence de cours afin de deacutevelopper bien

drsquoautres points preacutesents dans le programme agrave savoir

Deacutecrire le rocircle du geacuteneacuterateur des reacutecepteurs des cacircbles de connexion et de

lrsquointerrupteur dans un circuit (C3)

Reconnaitre et utiliser des symboles normaliseacutes des eacuteleacutements de circuit (C4)

Restituer un scheacutema du circuit drsquoalimentation drsquoune LED drsquoun potentiomegravetre et

drsquoun rheacuteostat (C5)

Deacutecrire le scheacutema drsquoune installation eacutelectrique domestique simple y repeacuterer et

nommer les diffeacuterents eacuteleacutements (C6)

Reacutealiser un circuit simple agrave partir drsquoun scheacutema et vice versa (A1)

Ces points seront en effet deacuteveloppeacutes puisque pour reacutealiser les circuits proposeacutes dans

ce TFE les eacutelegraveves devront pouvoir lire et comprendre un scheacutema de circuit les symboles

des eacuteleacutements preacutesents dans ce circuit et reacutealiser ce dernier

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

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Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

8

Quelques pistes didactiques pour lrsquoutilisation de ce TFE

Bien que lrsquoeacutelectriciteacute puisse ecirctre un sujet deacutelicat pour les enseignants comme

pour les eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee il est important de se rappeler que le programme

nous conseille de rester dans le qualitatif que ce soit pour expliquer les capteurs mais

aussi pour les circuits dits laquo mixtes raquo alliant des montages en parallegravele et en seacuterie mais

eacutegalement des groupements mixtes

Pour les conseils qui suivent jrsquoexprime parfois un avis personnel ou jrsquoutilise des

affirmations quant aux comportements des eacutelegraveves jrsquoutilise ici des retours que jrsquoai pu

expeacuterimenter en stage et qui se trouvent plus loin dans ce TFE

Pour mettre en place ce projet vous pouvez choisir soit de voir tout le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute laquo normalement raquo puis de reacutealiser le projet soit drsquointroduire le projet et de

suivre le cours en se rapportant aux montages et agrave sa reacutealisation pendant le suivi du

cours Vous trouverez ci-dessous mes conseils pour lrsquoutilisation didactique de ce TFE

Reacutealiser le projet en parallegravele du cours

Vous pouvez monter le dispositif drsquoalarme dans votre classe (le

dispositif drsquoun cocircteacute de la porte et un laser alimenteacute fixeacute de lrsquoautre

cocircteacute de la porte pointant vers le capteur) puis faites rentrer les

eacutelegraveves dans la classe (avec un minimum de luminositeacute fermer les

tentures les lampes etc) Ils passeront alors agrave travers le signal

laser ce qui devrait deacuteclencher lrsquoalarme agrave chaque passage Vous

obtiendrez ainsi une premiegravere reacuteaction chez vos eacutelegraveves qui

srsquointerrogeront sur ce systegraveme Ils voudront probablement en

apprendre plus et cela tombe bien puisqursquoils pourront le

construire eux-mecircmes Mais avant la construction en elle-mecircme

Il faut comprendre ce qursquoest lrsquoeacutelectriciteacute

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

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Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

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chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

9

Commencez le cours sur lrsquoeacutelectrisation drsquoun objet Pour cette

partie il nrsquoest pas possible de faire de reacutefeacuterence au circuit de

lrsquoalarme encore trop complexe

Vous pouvez alors faire un rappel sur les circuits simples (matiegravere

qursquoils doivent avoir vue en deuxiegraveme normalement) Parlez du

multimegravetre le sens du courant et les tests de conductiviteacute pour

cela vous aurez besoin de geacuteneacuterateur de tension il est possible

drsquoutiliser notre plaquette et son alimentation pour cette partie Il

suffira alors de planter les fils dans la plaquette drsquoessai et de relier

ces fils aux diffeacuterents outils de plus grande taille dont vous

disposez (multimegravetre ampoule etc) Vous pouvez eacutegalement

leur apprendre agrave scheacutematiser un circuit eacutelectrique ainsi que les

parties laquo simples raquo deacutejagrave vues jusqursquoici

Ensuite parlez de lrsquointensiteacute eacutelectrique Ici encore il y a la

possibiliteacute de se servir de la plaquette comme un support pour les

lois drsquointensiteacute en seacuterie et en parallegravele

Il en va de mecircme pour la tension eacutelectrique elle aussi mesurable

gracircce au mateacuteriel utiliseacute dans ce projet

Vient alors la partie sur les reacutesistances eacutelectriques crsquoest dans cette

partie que vous pouvez utiliser au maximum le potentiel du circuit

puisque le kit drsquoeacutelectronique comporte des reacutesistances des

potentiomegravetres2 ou encore des capteurs (thermistance et

photoreacutesistance) qui sont les eacuteleacutements cleacutes du montage et eux-

mecircmes des reacutesistances variables Prolongez ensuite cette partie

en abordant les capteurs dans certains circuits eacutelectriques

Terminez cette matiegravere avec la scheacutematisation de ces composants

et le dessin global des circuits eacutelectriques Deacutecortiquez

maintenant le dispositif de lrsquoalarme point par point en utilisant le

scheacutema et la plaquette comme support en expliquant les

composants plus complexes (transistor LED photoreacutesistance

2 Composants dits agrave reacutesistance variable reacuteglables agrave la valeur deacutesireacutee par lrsquoutilisateur

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

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Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

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2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

10

etc)3 et tout en faisant des liens avec la partie plus laquo theacuteorique raquo

vue au cours (sens du courant fonctionnement drsquoune LED drsquoune

reacutesistance etc)4

Mettez alors le projet entre parenthegraveses pour parler de la

puissance et de lrsquoeacutenergie qui sont plus difficilement abordables agrave

partir du circuit

Enfin vous pouvez parler de lrsquoeacutelectriciteacute laquo agrave la maison raquo et

notamment de la seacutecuriteacute lieacutee agrave celle-ci Vous pouvez conclure

qursquoune autre seacutecuriteacute dans un bacirctiment passe aussi par la

protection contre les intrus dans la maison et vous leur proposez

enfin de construire le circuit puisque normalement ils ont tous les

outils pour pouvoir le faire Cette activiteacute peut se reacutealiser par

groupe ou tout seul

Selon la politique de lrsquoeacutecole ils pourraient srsquoils le souhaitent

reprendre le montage chez eux moyennant rachat des

composants mais surtout de la plaquette5

Apregraves la reacutealisation ou lors drsquoune interrogation utilisez le concept

de thermistance pour leur proposer de modifier le circuit de

lrsquoalarme agrave deacutetecteur de mouvement pour en faire une alarme agrave

deacutetecteur de tempeacuterature Demandez-leur de scheacutematiser

deacutecrire expliquer le fonctionnement et reacutealiser le circuit

3 Tous ces composants sont deacutetailleacutes et expliqueacutes dans la partie laquo deacutetails des composants du circuit raquo 4 La plaquette peut eacutegalement servir pour toutes les manipulations sur lrsquoeacutelectriciteacute (test de LED sens du courant test drsquointerrupteur mesure de reacutesistance drsquointensiteacute de tension hellip) 5 Vous trouverez un deacutetail des prix drsquoachat plus loin dans ce TFE les composants sont peu couteux contrairement agrave la plaquette drsquoessai qui est un peu plus chegravere

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

11

Reacutealiser le projet agrave la fin de la seacutequence de cours

Il est possible de suivre le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute de maniegravere laquo normale raquo

(utiliser des expeacuteriences et des manipulations pour montrer chaque

partie de la matiegravere) tout en se servant au besoin du projet Par exemple

aborder le rappel sur lrsquointerrupteur la lecture de scheacutema les deacutefinitions

des symboles de scheacutema eacutelectrique avant drsquoaborder ledit projet

En fin de seacutequence utilisez alors lrsquoeacuteleacutement deacuteclencheur qursquoest la

deacutemonstration de lrsquoalarme pour introduire ce projet

Apportez-leur les nouvelles notions qui nrsquoont pas eacuteteacute abordeacutees lors du

cours laquo classique raquo les diffeacuterents composants et capteurs et leur

fonctionnement la scheacutematisation de ceux-ci et de circuits comment

utiliser une plaquette drsquoexpeacuterimentation

Reprenez alors les mecircmes conseils eacutemis dans la partie preacuteceacutedente

laquo reacutealiser le projet en parallegravele du cours raquo pour les points pour lesquels

vous rencontrez des difficulteacutes

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

12

2 Lrsquointeacuterecirct des eacutelegraveves pour ce projet

Ce TFE part drsquoun principe les eacutelegraveves seront motiveacutes par lrsquoideacutee de construire eux-

mecircmes des circuits qursquoils pourraient reproduire agrave la maison Pour certains cette

motivation lors de la construction sera une eacutevidence il est cependant inteacuteressant de

veacuterifier si cela est bien le cas Pour ce faire des questionnaires6 ont eacuteteacute distribueacutes agrave

trente-quatre eacutelegraveves de deuxiegraveme et trente-six eacutelegraveves de troisiegraveme secondaire

Cette enquecircte de terrain a eacuteteacute reacutealiseacutee afin de deacuteterminer drsquoune part si la

deacutemarche de ce TFE (concevoir un circuit eacutelectrique utile pour les eacutelegraveves lors du cours

drsquoeacutelectriciteacute) est reacuteellement une motivation pour les eacutelegraveves drsquoautre part elle permet

drsquoobtenir plus de deacutetails sur ces circuits eacutelectriques que ce soit pour lrsquoutiliteacute du circuit en

lui-mecircme ou encore pour la forme de la tacircche agrave accomplir

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des deuxiegraveme

anneacutees Ce sondage cherche agrave savoir ce que les eacutelegraveves de deuxiegraveme aimeraient pouvoir

faire avec lrsquoeacutelectriciteacute et ce avant drsquoavoir reccedilu le cours sur les diffeacuterentes sources et

formes drsquoeacutenergies et que le cours sur les circuits simples Dans ce questionnaire il est agrave

noter que le circuit de lrsquoalarme nrsquoa pas eacuteteacute montreacute en classe de deuxiegraveme anneacutee Ceci

est un choix afin de ne pas les deacutestabiliser apregraves la vue drsquoun tel circuit alors qursquoils nrsquoont

pas encore manipuleacute une simple ampoule au cours des leccedilons Ils ont reacutepondu aux

quatre questions suivantes

Q1 Que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Q2 Qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur

lrsquoeacutelectriciteacute

Q4 Que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison lors du

cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

66 Ils sont disponibles en annexe

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

13

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en

annexe Apregraves consultation de ceux-ci il srsquoavegravere inutile de diffeacuterencier les questions 2 et

3 leur but eacutetant drsquoobserver si les eacutelegraveves srsquoimposent des limites de deacuteveloppement de

connaissances dues au fait qursquoil srsquoagisse drsquoun cours et donc qursquoon ne pouvait pas laquo tout

y voir raquo On peut observer que les eacutelegraveves ne font pas speacutecialement de diffeacuterence et

pensent que le fait que lrsquoon soit en cours ne soit pas un problegraveme pour qursquoils puissent

apprendre tout ce qursquoils veulent sur lrsquoeacutelectriciteacute

Question 1 que sais-tu agrave propos de lrsquoeacutelectriciteacute

Notons que cette question est laquo ouverte raquo les ideacutees viennent donc uniquement

des eacutelegraveves Bien que les chiffres soient laquo faibles raquo ils repreacutesentent des donneacutees

inteacuteressantes car les eacutelegraveves ont ameneacute ces reacuteponses sans ecirctre influenceacutes par le sens de

la question ou par une question preacutecise

Il est possible de dire que les eacutelegraveves se rendent compte de lrsquoimportance de

lrsquoeacutelectriciteacute dans leur vie (au moins 30) mais eacutegalement qursquoelle peut repreacutesenter un

danger (au moins 15) De plus certains savent deacutejagrave comment un circuit simple avec

une ampoule et un interrupteur fonctionne (au moins 12)7

On remarquera eacutegalement qursquoau moins 9 des eacutelegraveves pensent que lrsquoeacutelectriciteacute

est une source drsquoeacutenergie et qursquoau moins neuf autres pourcents pensent qursquoil srsquoagit drsquoune

forme drsquoeacutenergie Bien qursquoils nrsquoaient pas encore suivi le cours sur les sources et formes

drsquoeacutenergies ce cours et la maniegravere de diffeacuterencier les deux sont donc inteacuteressants afin de

modifier ces fausses preacuteconceptions

Questions 2 et 3 qursquoaimerais-tu savoir-faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute

Et qursquoaimerais-tu savoir savoir-faire apregraves avoir suivi le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Ces questions servent principalement agrave savoir ce que les eacutelegraveves attendent drsquoun

cours sur lrsquoeacutelectriciteacute mais aussi plus geacuteneacuteralement ce qursquoils aimeraient savoir et savoir-

faire en rapport avec lrsquoeacutelectriciteacute 38 des eacutelegraveves aimeraient savoir reacutealiser des circuits

simples pour comprendre les bases de lrsquoeacutelectriciteacute On pourrait penser qursquoil srsquoagit ici drsquoun

7 laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo Enseignement catholique secondaire (pages 43 48 49 50 et 51)

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

14

chiffre assez peu repreacutesentatif puisque certaines reacuteponses des autres participants sont

de savoir-faire des choses bien plus complexes que de simples circuits En effet on peut

ajouter 26 drsquoeacutelegraveves qui aimeraient creacuteer une batterie portable pour leur teacuteleacutephone

23 qui voudraient creacuteer une lampe et 20 qui souhaiteraient creacuteer une alarme pour

leur maison Ces valeurs cumuleacutees font plus de 100 ce reacutesultat peut provenir

simplement du fait que certains eacutelegraveves ont indiqueacute leur envie de creacuteer plusieurs de ces

circuits Un eacuteleacutement impotent est agrave noter seulement 6 des eacutelegraveves ont drsquoeux-mecircmes

preacuteciseacute qursquoils voulaient manipuler eux-mecircmes les circuits et prendre en charge leur

montage

A cocircteacute de ces reacutealisations pratiques il est bon de savoir qursquoau moins 17 deacutesirent

en apprendre plus sur les eacutenergies renouvelables et comment moins consommer

drsquoeacutenergie Sans oublier qursquoau moins 23 des eacutelegraveves souhaitent simplement en

apprendre plus sur la production drsquoeacutelectriciteacute

Suite agrave cette deuxiegraveme question il est agrave noter que certains eacutelegraveves deacutesirent

apprendre des choses sur la creacuteation de lrsquoeacutelectriciteacute et les moyens de mieux utiliser

lrsquoeacutenergie De plus bien que ceux qui se contentent de la reacutealisation drsquoun circuit simple

lors du cours seront combleacutes par ce qui se fait deacutejagrave on peut constater qursquoune partie non

neacutegligeable de la classe deacutesire construire des eacutequipements utiles pour eux (alarme

lampe batterie externe)

Question 4 que penses-tu de la reacutealisation de circuits simples pour la maison

lors du cours drsquoeacutelectriciteacute (par exemple une petite alarme pour ta chambre )

La question peut-ecirctre la plus inteacuteressante car elle concerne en plus le projet

pour le fait de reacutealiser une alarme en classe lors du cours drsquoeacutelectriciteacute les eacutelegraveves sont

inteacuteresseacutes par lrsquoideacutee (50) srsquoajoutent agrave ce nombre 9 agrave la condition qursquoil ne srsquoagisse pas

seulement de laquo circuits simples raquo comme ils pourraient le faire lors drsquoun laquo cours

normal raquo 17 drsquoentre eux trouvent ce projet laquo tregraves inteacuteressant raquo et 6 trouvent cela

laquo trop cool raquo Seul un eacutelegraveve (3) juge ne pas avoir besoin drsquoun tel systegraveme et donc qursquoil

est inutile drsquoapprendre agrave le construire Les 14 restants ne se sont pas prononceacutes agrave ce

sujet Drsquoapregraves lrsquoavis des classes de deuxiegraveme anneacutee un tel projet est une deacutemarche

positive agrave reacutealiser

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

15

Analyse des reacutesultats du sondage reacutealiseacute aupregraves des troisiegraveme

anneacutees Les eacutelegraveves ont deacutejagrave suivi le cours le cursus concernant cette UAA Ce sondage

cherche agrave savoir comment les troisiegraveme ont ressenti le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute qursquoils ont

reccedilu lors du premier trimestre Il permet eacutegalement de savoir lors drsquoune premiegravere

approche (qui consiste en la deacutemonstration en classe de lrsquoalarme agrave deacutetecteur de

passage) srsquoils appreacutecient le thegraveme de lrsquoeacutelectriciteacute ou non La seconde question servait agrave

deacuteterminer les acquis des eacutelegraveves face agrave ce cours Les derniegraveres questions visent agrave

deacuteterminer lrsquointeacuterecirct de manipulations en classe et surtout celui pour les diffeacuterents

circuits preacutevus et preacutesenteacute Les eacutelegraveves ont reacutepondu aux questions suivantes

Q1 As-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Q2 Qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Q3 Aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Q4 Que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Q5 Aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Q6 Aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

Les reacutesultats ainsi qursquoun format vierge de ces questionnaires sont disponibles en annexe

Question 1 as-tu appreacutecieacute le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Pourquoi

Suite aux reacutesultats au moins 36 des eacutelegraveves appreacutecient le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

Cependant les reacutesultats de cette question sont fausseacutes en effet les 67 restant

deacuteclarent ne pas aimer le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute Cela dit quand on regarde la raison de

leur reacuteponse pour 61 drsquoentre eux est la suivante la stagiaire qui leur donnait cette

matiegravere la dispensait de maniegravere tregraves theacuteorique avec peu de manipulation selon les dires

des eacutelegraveves elle ne maitrisait pas son sujet

Cette question bien que sans doute fausseacutee pour les raisons mentionneacutees est

inteacuteressante En effet elle montre qursquoune majoriteacute des eacutelegraveves nrsquoest pas amplement

satisfaite par cette maniegravere de recevoir la matiegravere sur lrsquoeacutelectriciteacute Ceci renforce le projet

de ce TFE puisqursquoil consiste en une nouvelle approche plus pratique du thegraveme de

lrsquoeacutelectriciteacute

16

Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

17

Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

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Question 2 qursquoas-tu retenu du cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

La question 2 a pour but de montrer lrsquoimpact drsquoun cours drsquoeacutelectriciteacute

laquo classique raquo (sans montage suppleacutementaire) sur les eacutelegraveves observer leurs acquis sur ce

thegraveme Il est important de noter que ces eacutelegraveves ont reccedilu le cours par une stagiaire ce

qui suite aux reacuteponses de la question 1 induit une baisse de la quantiteacute de matiegraveres

retenues par les eacutelegraveves Cinq mois apregraves avoir reccedilu le cours 42 des eacutelegraveves ayant

reacutepondu agrave la question estiment toujours maitriser les aspects plus theacuteoriques agrave savoir

les formules et les lois en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute 35 des eacutelegraveves preacutecisent qursquoils sauraient

toujours construire et eacutenoncer la diffeacuterence entre un circuit en parallegravele et un en seacuterie

Les autres nrsquoauraient drsquoapregraves leur reacuteponse laquo rien retenu raquo Ces valeurs faibles

renforcent lrsquoideacutee qursquoil serait peut-ecirctre bon drsquoapporter un plus au cours sur lrsquoeacutelectriciteacute

pourquoi pas un montage qui inteacuteresse les eacutelegraveves Encore une fois soyons prudent avec

ces chiffres puisque selon le retour des eacutelegraveves et de leur professeur le cours qui leur a

eacuteteacute dispenseacute nrsquoeacutetait pas de grande qualiteacute

Question 3 aimerais-tu en savoir plus agrave ce sujet

Toujours est-il que lorsque lrsquoon interroge les eacutelegraveves sur lrsquoenvie ou non drsquoen

apprendre plus sur lrsquoeacutelectriciteacute 61 drsquoentre eux veulent en savoir plus et 20 sont

mitigeacutes sur la question Ces derniers veulent bien en apprendre plus agrave la condition qursquoil

ne srsquoagisse pas de la reacutealisation de circuits trop simples

Question 4 que penses-tu du fait de reacutealiser des montages eacutelectriques au cours

drsquoeacutelectriciteacute

Une grande majoriteacute des eacutelegraveves estime que cela peut-ecirctre une bonne ideacutee et ce

pour plusieurs raisons tout drsquoabord la reacutealisation de circuit eacutelectrique est jugeacutee par le

public comme une tacircche amusante Ensuite au-delagrave de lrsquoamusement cette tacircche

permet eacutegalement la manipulation des outils et aussi des composants des circuits

eacutelectriques par les eacutelegraveves eux-mecircmes Drsquoautres encore pensent que cette tacircche attire

plus lrsquoattention des eacutelegraveves et les aide agrave mieux comprendre la matiegravere Enfin certains

voient dans cette tacircche la possibiliteacute de travailler en groupe et donc drsquoaider laquo les plus en

difficulteacute raquo si ceux-ci le demandent

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Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

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Question 5 aimerais-tu apprendre agrave construire une alarme pour ta chambre

Pour cette question il srsquoagit principalement de deacutecider lrsquoideacutee principale de ce

projet est une ideacutee positive Les reacutesultats indiquent qursquoen effet 91 des eacutelegraveves

aimeraient apprendre agrave reacutealiser une alarme pour leur chambre Par conseacutequent la

reacutealisation drsquoune alarme est une ideacutee riche de sens pour ce projet

Question 6 aimerais-tu apprendre agrave construire un deacutetecteur de chaleur

En ce qui concerne cette question il srsquoagit eacutegalement de deacutecider du bien-fondeacute

de lrsquoideacutee principale de ce projet Les reacutesultats sont un peu plus mitigeacutes En effet

seulement 77 ont reacutepondu favorablement agrave lrsquoenvie de reacutealiser un deacutetecteur de

chaleur Les 14 qui ont trouveacute ce montage moins inteacuteressant que celui drsquoune alarme

srsquoexpliquent par le fait qursquoils ont deacutejagrave ce genre de systegraveme chez eux Cependant ce

montage reste valable pour ce projet

Si nous regroupons toutes les questions et les reacuteponses des eacutelegraveves ces derniers

se disent inteacuteresseacutes par un tel projet pour plusieurs raisons changer de meacutethode de

travail construire par eux mecircme et en groupe aider laquo les eacutelegraveves le plus en difficulteacute raquo

et surtout deacutevelopper des compeacutetences lieacutees agrave la construction de ces montages qui

pourront leur servir dans leur vie de tous les jours

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

18

3 Le deacutetail des composants des circuits Avant de se lancer dans la compreacutehension plus en deacutetails du fonctionnement du

circuit il est important de se familiariser avec les diffeacuterents eacuteleacutements neacutecessaires agrave la

reacutealisation des circuits concerneacutes par ce TFE Dans cette section nous pourrons en

apprendre plus sur le fonctionnement de ces composants et sur leur rocircle dans le circuit

et eacutegalement sur le support du circuit ainsi que lrsquoalimentation de celui-ci Dans la suite

de ce TFE se trouvera une budgeacutetisation drsquoun tel projet avec le prix des diffeacuterentes piegraveces

utiliseacutees

a) La plaque drsquoexpeacuterimentation ou plaque agrave essai

La plaque drsquoexpeacuterimentation ou breadboard en anglais (fig 1)8 est le support

principal de notre montage Le principe est le suivant il srsquoagit drsquoune plaque perceacutee

drsquoune multitude de trous ces derniers sont connecteacutes ensemble le plus souvent par

groupe de cinq (en colonne sur lrsquoimage) Ces trous servent agrave connecter des composants

entre eux sans avoir besoin de souder ou drsquoattacher les pattes et les fils eacutelectriques des

composants

Les trous sur les cocircteacutes sont eux aussi connecteacutes sous forme de 4 grandes lignes

2 lignes de part et drsquoautre de la plaquette Geacuteneacuteralement on utilisera ces 4 lignes

comme alimentation Comme connexion drsquoentreacutee de courant (+) et comme borne de

sortie vers (la masse) la terre (-) Ces deux lignes srsquoeacutetendent sur toute la longueur de la

plaque pour la simple raison qursquoil faut pouvoir avoir accegraves lrsquoalimentation partout sur la

plaquette9

8 laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (consulteacute le 19012017) 9 Ibidem

Figure 1 Plaquette drsquoexpeacuterimentation

19

b) Les fils

Bien entendu le principal composant drsquoun montage sont les fils eacutelectriques qui

sur notre plaquette vont permettre de connecter ensemble lrsquoalimentation et les

diffeacuterents composants du circuit Il existe deux types de fils Drsquoune part les fils rigides

(fig2) qui sont pratiques car ils permettent de bien visualiser le rendu final du circuit

eacutelectronique Drsquoautre part les fils souples (fig2)10 sont plus faciles agrave manipuler

Cependant la complexiteacute augmente lorsque le nombre de fils utiliseacutes augmente Par

ailleurs les fils ont tendance agrave deacutevier sur les cocircteacutes et donnent parfois de mauvaises

connexions lorsque les connecteurs de la plaque agrave essai ont eacuteteacute utiliseacutes plusieurs fois Il

est alors preacutefeacuterable drsquoutiliser les fils souples lors du montage du circuit mais de les

remplacer par des fils rigides une fois le montage termineacute Il est degraves lors inteacuteressant de

disposer drsquoune petite pince plate pour enlever plus facilement les fils rigides 11

10 laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo Supercondensateur ce nrsquoest pas une batterie la charge est ultra rapide [en ligne] httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques (page consulteacutee le 19012017) 11 Ibid

Figure 2 Fils de connexion souples et rigides

20

c) Lrsquoalimentation de la plaque agrave essai

Le reacutegulateur de tension pour plaquette

Comme son nom lrsquoindique ce

reacutegulateur (fig 3)12 qui srsquoinsegravere agrave

lrsquoextreacutemiteacute drsquoune plaquette

drsquoexpeacuterimentation permet agrave lrsquoutilisateur de choisir quelle tension envoyer dans les

colonnes drsquoalimentation de la plaquette (5 ou 33V) Pour ce faire le reacutegulateur dispose

drsquoune prise USB ou drsquoun port Jack male agrave connecter Pour choisir les tensions deux

cavaliers (jaunes sur la photo) permettent de choisir de reacutegler chaque cocircteacute de la

plaquette sur laquo off raquo laquo 33V raquo ou laquo 5V raquo Le reacutegulateur est ensuite composeacute drsquoun bouton

laquo onoff raquo pour lrsquoallumer Le reste est peu inteacuteressant pour lrsquoutilisateur

Les piles

Pour alimenter la plaquette il est aussi possible drsquoacheter des connecteurs pour

piles En inseacuterant le nombre de piles correspondant agrave la tension deacutesireacutee il est possible

drsquoalimenter la plaquette13 (fig 4 et 5)14

12 DHgatecom [en ligne] httpfrdhgatecomproductmb102-breadboard-power-supply-module-3-3v383233196htmls1-3-1onsh|4092071177 (page consulteacutee le 19012017) 13 Plus drsquoinformations sur lrsquoalimentation drsquoune breadboard httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls 14 laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo Supercondensateur ce nrsquoest pas une batterie la charge est ultra rapide [en ligne] httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques (page consulteacutee le 19012017)

Figure 3 Reacutegulateur de tension pour Breadboard

Figure 4 Connecteur de piles 9V Figure 5 Connecteur de piles AAA

21

d) Les leds

Une diode eacutelectroluminescente aussi appeleacutee LED (fig 6)15 pour

Light-Emitting Diode est un composant eacutelectronique qui a la

particulariteacute deacutemettre une lumiegravere lorsquil est parcouru par un

courant eacutelectrique Cependant le courant ne traverse la LED que par

un seul cocircteacute Lorsqursquoil passe de lrsquoautre cocircteacute il est bloqueacute La LED ne

srsquoallume donc pas 16 Dans le circuit une LED srsquoillumine en mecircme temps

que lrsquoalarme lorsque celle-ci est enclencheacutee

e) Les reacutesistances

Une reacutesistance (fig 7)17 est un composant

primordial dans le domaine de lrsquoeacutelectriciteacute Sa

principale caracteacuteristique est drsquoopposer une plus

ou moins grande reacutesistance (mesureacutee en Ohms) agrave

la circulation du courant eacutelectrique Le courant

preacutefeacuterera les parties du circuit opposant le moins

de reacutesistance agrave son passage18

Il existe deux maniegraveres de deacuteterminer la valeur de la reacutesistance La premiegravere

consiste agrave utiliser le tableau du code couleur des reacutesistances (fig 8)19 Pour ce faire il

suffit de tenir la reacutesistance et de suivre le tableau du code couleur il faut faire bien

attention au sens de lecteur de la reacutesistance On peut eacutegalement mesurer la valeur de

la reacutesistance agrave lrsquoaide drsquoun ohmmegravetre pour veacuterifier le calcul reacutealiser agrave partir du tableau

15 laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017) 16 Ibid 17 laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne] httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017) 18 Ibid 19 Ibid

Figure 6 LED de 5mm bleu

Figure 7 Reacutesistances

22

suivant Cependant lors de lrsquoachat de reacutesistance elles sont regroupeacutees ensemble avec

leur valeur indiqueacutee

Figure 8 Tableau du code couleur des reacutesistances

f) Les photoreacutesistances

Une photoreacutesistance (fig 9)20 est une reacutesistance variable en fonction de

la luminositeacute preacutesente Plus la lumiegravere touchant les cellules de la photoreacutesistance

sera intense plus la valeur de la reacutesistance (en Ohms) sera faible Inversement

si la reacutesistance est dans le noir elle aura une valeur tregraves grande Crsquoest ce principe

qui sera utiliseacute pour la reacutealisation drsquoune alarme quand le laser touche le capteur

la reacutesistance est faible quand on coupe ce laser elle est eacuteleveacutee 21

20 laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne] httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-luminosite (page consulteacutee le 19012017) 21 laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

Figure 9 Photoreacutesistance

23

A la figure suivante (fig 10)22 vous pouvez voir les reacutesultats et les

graphiques correspondant drsquoune mesure de reacutesistance de photoreacutesistance en

fonction de lrsquointensiteacute lumineuse la touchant Une photoreacutesistance est placeacutee agrave

10 cm drsquoune source lumineuse et est reculeacutee de 10 cm agrave chaque nouvelle

mesure On voit bien que la reacutesistance est faible lorsque lrsquointensiteacute est eacuteleveacutee

Figure 10 Variation de la reacutesistance dune photoreacutesistance en fonction de lintensiteacute lumineuse et de la distance de la source de lumiegravere

22 laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

24

g) Les thermistances

Dans la mecircme logique que les

photoreacutesistances les thermistances (fig 11)23

sont des reacutesistances dont leur valeur (en Ohms)

deacutepend de la chaleur environnante Plus la

tempeacuterature au niveau de la thermistance sera

eacuteleveacutee plus la reacutesistance sera faible Cela peut

srsquoexpliquer par le fait que les eacutelectrons sont plus

exciteacutes lorsque la chaleur augmente la conduction se fait donc plus facilement Ceci

permet donc au courant de mieux passer dans cette partie du circuit Ce composant est

utiliseacute dans le deacutetecteur de chaleurdrsquoincendie lorsqursquoon approche une flamme de la

thermistance lrsquoalarme et la led se deacuteclencheront24 Il existe plusieurs types de

thermistance celle utiliseacutee pour le circuit est une MF5225 NTC (Coefficient de

tempeacuterature neacutegatif) elle fonctionne de -55degC agrave 125degC

Le graphique suivant (fig 12)26 montre la variation de la reacutesistance drsquoune

thermistance en fonction de la tempeacuterature on voit que celle-ci peut allez de plus de

200Ω agrave moins de 10

23 laquo MF52 Series NTC Thermistor raquo Focusens Fiche technique disponible en annexe IX 24 Ibid 25 Fiche technique disponible en annexe 26 N NEGRE et B PORTELLI laquo Thermistance CTN raquo httppinetrouvierefreefrdocuments1ELNTLthermistance_CTNpdf

Figure 11 Thermistance MF52 series NTC resistor

Figure 12 Variation de la reacutesistance dune thermistance en fonction de la tempeacuterature

25

h) Les buzzers

Les buzzers (fig 13)27 sont des composants qui permettent drsquoeacutemettre un

son Il existe deux types de buzzers les passifs28 et les actifs Les premiers qui eacutemettent

en fonction du signal qursquoon lui transmet est dans les faits un haut-parleur puisque la

freacutequence du signal fera varier le son eacutemis Les seconds quant agrave eux sont beaucoup

plus simples ils sont utiliseacutes pour les deux circuits repris dans ce TFE Ils eacutemettent un

son lorsqursquoun courant les traverse Par conseacutequent il suffira de diriger un courant agrave

travers un buzzer actif pour eacutemettre le son de lrsquoalarme29

27 laquo Actif passif hautparleur produits raquo dans aliexpress [en ligne] httpsfraliexpresscompromotionelectronic_active-passive-speaker-promotionhtml (page consulteacutee le 19012017) 28 Fiche technique disponible en annexe XI 29 laquo Buzer actif ou passif raquo [en ligne] httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le 19012017)

Figure 13 Buzzers

25

h) Les buzzers

Les buzzers (fig 13)27 sont des composants qui permettent drsquoeacutemettre un

son Il existe deux types de buzzers les passifs28 et les actifs Les premiers qui eacutemettent

en fonction du signal qursquoon lui transmet est dans les faits un haut-parleur puisque la

freacutequence du signal fera varier le son eacutemis Les seconds quant agrave eux sont beaucoup

plus simples ils sont utiliseacutes pour les deux circuits repris dans ce TFE Ils eacutemettent un

son lorsqursquoun courant les traverse Par conseacutequent il suffira de diriger un courant agrave

travers un buzzer actif pour eacutemettre le son de lrsquoalarme29

27 laquo Actif passif hautparleur produits raquo dans aliexpress [en ligne] httpsfraliexpresscompromotionelectronic_active-passive-speaker-promotionhtml (page consulteacutee le 19012017) 28 Fiche technique disponible en annexe XI 29 laquo Buzer actif ou passif raquo [en ligne] httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le 19012017)

Figure 13 Buzzers

26

i) Les transistors

Comment fonctionne un transistor (fig 14)30 Il srsquoagit de la piegravece la plus

complexe des montages preacutesenteacutes Cependant son fonctionnement peut ecirctre deacutecrit

sans utiliser de lois scientifiques afin de garder un langage abordable pour tous Un

transistor est composeacute de 3 pines qui peuvent srsquoappeler ainsi A le collecteur B la base

et C lrsquoeacutemetteur Le principe est le suivant si la base est alimenteacutee par un courant

eacutelectrique continu le transistor sera alors un eacutetat satureacute ou passant Le courant passe

entre le collecteur et lrsquoeacutemetteur si par contre la base nrsquoest pas alimenteacutee le transistor

est dit dans lrsquoeacutetat bloqueacute (fig 13)31 Degraves lors le courant ne peut pas passer entre le

collecteur et lrsquoeacutemetteur Il existe 2 types de transistor (fig 14)32 les NPN et les PNP La

principale diffeacuterence entre les deux est que dans le NPN le courant sort par lrsquoeacutemetteur

(C) alors que le PNP est monteacute dans lrsquoautre sens et donc le courant rentre par lrsquoeacutemetteur

(C) Dans le montage preacutesenteacute il srsquoagit drsquoun NPN (le NP2222)

30 laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne] httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-saturation (page consulteacutee le 20012017) 31 laquo Transistors raquo dans sparkfun start something [en ligne] httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017) 32 laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne] httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-saturation (page consulteacutee le 20012017)

Figure 14 Transistor

Figure 13 Diffeacuterents eacutetats des transistors

27

Pour certains circuits simples le

transistor est inutile comme nous

pouvons le voir agrave la figure 1533

puisqursquoun simple interrupteur en

seacuterie avec lrsquoampoule pourrait suffire

Cependant degraves que nous ajoutons

un capteur comme dans la figure

1634 nous pouvons constater que si

le capteur laisse passer un courant

vers la base du transistor alors le

courant pourra passer dans

lrsquoampoule

33 laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne] httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-saturation (page consulteacutee le 20012017) 34 Ibid

Figure 15 Pas de courant agrave la base transistor bloqueacute ampoule eacuteteinte

Figure 14 Scheacutematisation dun transistor NPN et PNP

28

Une question se pose alors pourquoi ne pas mettre directement lrsquoampoule agrave la suite

du capteur et donc sans utiliser de transistor

La reacuteponse agrave cette question est relativement complexe De maniegravere geacuteneacuterale un

capteur nrsquoa pas pour but drsquoalimenter directement le circuit en tension ou en courant

Certains capteurs ne fournissent aucune tension ni aucun courant Evidemment lors de

lrsquoexploitation de ceux-ci il faudra leur joindre une tension pour qursquoils fonctionnent

Reprenons le montage preacuteceacutedent (fig16)35 mais en branchant directement lrsquoampoule agrave

la place du transistor agrave la sortir du capteur Dans certains cas le capteur ne va pas fournir

assez de puissance pour que le LED srsquoeacuteclaire drsquoautres capteurs pourront peut-ecirctre

fournir suffisamment de courant pour une seule ampoule mais pas pour un plus grand

nombre drsquoampoules

En bref il est plus simple de continuellement mettre un transistor et de reacutealiser

un montage de la sorte plutocirct que de tester pour chaque montage si oui ou non le

capteur est suffisant pour allumer le LED

Notons eacutegalement que si on inverse le transistor et que lrsquointerrupteur est ouvert

la lumiegravere ne sera pas neacutecessairement allumeacutee car lrsquoampoule est une LED qui ne laisse

passer le courant que dans un sens

Srsquoil fallait reacutesumer lrsquoutilisation du transistor on peut dire que ceux-ci servent agrave

rendre un circuit laquo intelligent raquo Lors drsquoun eacutevegravenement (par exemple la coupure drsquoun

faisceau laser) le montage va reacuteagir en conseacutequence (activation du buzzer)

35 laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne] httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-saturation (page consulteacutee le 20012017)

Figure 16 Circuit avec capteur et transistor

29

4 Comment lire un scheacutema eacutelectronique

Maintenant que la deacutecouverte des diffeacuterents composants est reacutealiseacutee il est

important de savoir lire un scheacutema de circuit eacutelectronique En effet cela fait partie des

compeacutetences que doivent deacutevelopper les eacutelegraveves (C4 C6 A1) Cette partie reacutepertorie les

diffeacuterents symboles les plus courants sur des circuits eacutelectriques et permet drsquoapporter

plus drsquoexplications sur la lecture drsquoun scheacutema eacutelectrique

Il existe une notation particuliegravere pour chaque composant que nous avons vu ci-

dessus Bien eacutevidemment la plaquette drsquoexpeacuterimentation nrsquoest pas repreacutesenteacutee sur les

scheacutemas puisqursquoil srsquoagit uniquement du support

Voici donc agrave la page suivante une liste des diffeacuterents symboles repreacutesentants les

principaux composants de circuits eacutelectroniques (fig17)36 et surtout ceux que nous

allons utiliser Degraves lors comment lire un scheacutema

Geacuteneacuteralement les lignes noires repreacutesentent les fils et il suffit de repeacuterer sur le

scheacutema les symboles correspondant aux composants et agrave les rajouter sur la plaquette

Lorsque les lignes noires se divisent il srsquoagit alors drsquoun deacutebut de circuit en parallegravele Sur

la plaquette une telle intersection est repreacutesenteacutee par toute une ligne de 5 trous Il est

possible de repartir de cette ligne avec drsquoautres fils ou directement avec des

composants

Les scheacutemas preacutesenteacutes ci-apregraves sont ceux correspondant aux deux scheacutemas des

circuits de ce TFE agrave savoir une alarme de deacutetecteur de preacutesence (avec capteur de

luminositeacute) et une alarme agrave incendie (avec un capteur de tempeacuterature)

36 Image de base importeacutees des ressources suivantes et modifieacutees par Cleacutement Wagner laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne] httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le 12052017) et laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

30

Interrupteur

ouvert

Terre (ou

masse)

Geacuteneacuterateur de

tension

continue

Figure 17 Diffeacuterents symboles repreacutesentants les principaux composants de circuits eacutelectroniques

31

5 Le fonctionnement des deux circuits

Maintenant que les composants du circuit sont connus et que lrsquoapprentissage agrave

la lecture de circuit eacutelectrique est termineacute nous pouvons tacirccher de comprendre le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes dans ce TFE agrave savoir lrsquoalarme agrave deacutetecteur

de preacutesence et lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature Dans cette section figurent les

scheacutemas des circuits avec des valeurs de composants recommandeacutees37 et les

explications du fonctionnement des parties des circuits reprenant les capteurs

eacuteleacutements indispensables des circuits Nous pouvons eacutegalement retrouver dans cette

partie les concepts cleacutes que les eacutelegraveves doivent connaitre pour pouvoir transfeacuterer la

matiegravere vue lors du premier circuit agrave un second avec un capteur diffeacuterent

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence Le scheacutema de ce montage est repreacutesenteacute par la figure 16 38 39 Une photo du

montage sur plaquette est preacutesente agrave la page suivante (fig17)

37 Recommandeacutees mais pas obligatoires 38 Les valeurs des reacutesistances ne sont pas les seules permettant un fonctionnement du dispositif il srsquoagit seulement de valeurs qui fonctionnent bien La liberteacute de laquo jouer raquo avec la valeur de celles-ci est laisseacutee agrave lrsquoutilisateur 39 Le scheacutema est inspireacute par celui de TKim laquo how to mage a laser alarm security circuit on

breadboard raquo httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s

modifieacute et dessineacute par Cleacutement Wagner

Figure 18 Scheacutema de lalarme agrave deacutetecteur de preacutesence

676KΩ

100Ω

31

5 Le fonctionnement des deux circuits

Maintenant que les composants du circuit sont connus et que lrsquoapprentissage agrave

la lecture de circuit eacutelectrique est termineacute nous pouvons tacirccher de comprendre le

fonctionnement des deux circuits proposeacutes dans ce TFE agrave savoir lrsquoalarme agrave deacutetecteur

de preacutesence et lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature Dans cette section figurent les

scheacutemas des circuits avec des valeurs de composants recommandeacutees37 et les

explications du fonctionnement des parties des circuits reprenant les capteurs

eacuteleacutements indispensables des circuits Nous pouvons eacutegalement retrouver dans cette

partie les concepts cleacutes que les eacutelegraveves doivent connaitre pour pouvoir transfeacuterer la

matiegravere vue lors du premier circuit agrave un second avec un capteur diffeacuterent

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence Le scheacutema de ce montage est repreacutesenteacute par la figure 16 38 39 Une photo du

montage sur plaquette est preacutesente agrave la page suivante (fig17)

37 Recommandeacutees mais pas obligatoires 38 Les valeurs des reacutesistances ne sont pas les seules permettant un fonctionnement du dispositif il srsquoagit seulement de valeurs qui fonctionnent bien La liberteacute de laquo jouer raquo avec la valeur de celles-ci est laisseacutee agrave lrsquoutilisateur 39 Le scheacutema est inspireacute par celui de TKim laquo how to mage a laser alarm security circuit on

breadboard raquo httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s

modifieacute et dessineacute par Cleacutement Wagner

Figure 18 Scheacutema de lalarme agrave deacutetecteur de preacutesence

676KΩ

100Ω

32

Ce montage est baseacute sur la photoreacutesistance qui lorsqursquoelle est eacuteclaireacutee est

similaire agrave une reacutesistance de tregraves basse valeur et qui lorsqursquoelle est dans la peacutenombre

elle se comporte comme une reacutesistance agrave tregraves forte valeur Degraves lors si lrsquoon suit le scheacutema

en se rappelant le fonctionnement du transistor le principe sera le suivant lorsqursquoun

laser est pointeacute vers la photoreacutesistance celle-ci est faible Pour rappel le courant

laquo preacutefegravere raquo circuler dans les parties du circuit qui oppose le moins de reacutesistance agrave son

passage Donc lorsque la photoreacutesistance a une valeur faible le courant preacutefeacuterera

passer par celle-ci en allant directement agrave la terre Tregraves peu de courant passera donc par

la base du transistor et cette valeur ne suffira pas pour le faire basculer de lrsquoeacutetat bloqueacute

agrave satureacute Mais lorsqursquoune personne passe devant le laser la photoreacutesistance se trouve

alors plongeacutee dans lrsquoobscuriteacute Elle a donc une valeur tregraves eacuteleveacutee Lrsquointensiteacute du courant

sera alors plus grande dans cette branche du circuit car crsquoest le chemin qui lui oppose le

moins de reacutesistance pour aller agrave la terre Par conseacutequent il y aura assez de courant

envoyeacute agrave la base du transistor il passera de lrsquoeacutetat bloqueacute agrave lrsquoeacutetat satureacute Le courant qui

vient du collecteur peut alors aller agrave la terre ce qui permet drsquoalimenter le buzzer et la

LED Ils eacutemettront alors un son et une lumiegravere le principe de lrsquoalarme pour deacutetecter le

passage de quelque chose

Dans les circuits le rocircle des reacutesistances est de creacuteer une tension suffisante dans

le circuit afin de permettre au buzzer de srsquoactiver

Figure 19 Photo du montage sur plaquette de Cleacutement Wagner 676 KΩ

100 Ω Photoreacutesistance

Alimentation

33

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature Pour rappel ce circuit est preacutesent principalement si lrsquoutilisateur deacutesire

deacutevelopper le processus laquo transfeacuterer raquo chez les eacutelegraveves Le principe serait en effet de

transposer leur connaissance drsquoun circuit agrave la creacuteation drsquoun autre qui utilise cette fois

une thermistance agrave la place drsquoune photoreacutesistance

Dans ce circuit le buzzer nrsquoest pas preacutesent il est en effet compliqueacute drsquoobtenir la

tension suffisante dans le buzzer avec cette disposition de reacutesistance et cette tension

initiale pour lui permettre drsquoeacutemettre un son Cependant cela ne gecircne en rien le but du

circuit qui est de transfeacuterer le concept de la thermistance agrave un montage de circuit que

lrsquoon connait deacutejagrave En plus les eacutelegraveves interrogeacutes sont moins demandeurs de ce circuit

crsquoest donc une perte mineure que de ne pas savoir faire buzzer ce circuit

Ce montage est donc baseacute sur lrsquoutilisation drsquoune thermistance le principe de

celle-ci est laquo inverse raquo agrave celle drsquoune photoreacutesistance En effet lrsquoeffet laquo deacuteclencheur raquo

rechercheacute du premier circuit est lrsquooccultation du capteur afin drsquoaugmenter la reacutesistance

de celui-ci alors que cet effet pour le second circuit est de chauffer lrsquoair autour du circuit

afin de diminuer la reacutesistance de la thermistance Il faudra donc monter le circuit de

maniegravere diffeacuterente On peut le voir sur la figure 194041 De plus se trouve eacutegalement une

photographie du montage sur plaquette (fig18)

40 Les valeurs des reacutesistances ne sont pas les seules permettant un fonctionnement du dispositif il srsquoagit seulement de valeurs qui fonctionnent bien Il est preacutefeacuterable pour lrsquoutilisateur de tester les reacutesistances chez lui au paravent la tempeacuterature du lieu pouvant changer 41 Scheacutema reacutealiseacute et dessineacute par Cleacutement Wagner

Thermistance 330 Ω 100 Ω

360 Ω 676 KΩ

Figure 20 Photo du montage sur plaquette de Cleacutement Wagner

34

La thermistance aura donc une reacutesistance faible lorsque la tempeacuterature

augmentera Degraves lors on voudra que suffisamment de courant passe par la base du

transistor lorsque la tempeacuterature augmente (pour deacuteclencher lrsquoalarme) On place alors

la thermistance sur la partie du circuit qui megravene agrave la base Cependant cela ne suffit pas

En effet si on enlegraveve le capteur pour le placer agrave un autre endroit sur le circuit il nrsquoy a

plus de reacutesistance qui empecircche le courant de partie directement agrave la masse Il faut donc

rajouter une reacutesistance sur le chemin direct vers la masse (Emplacement sur le scheacutema)

Notons que la valeur de cette reacutesistance ne doit pas ecirctre ni trop petite (sinon le

courant preacutefeacuterera quand mecircme aller directement agrave la masse) ni trop grande (sinon

mecircme lorsque la tempeacuterature sera faible le courant preacutefeacuterera passer par la

thermistance et donc la base du transistor) ce qui deacuteclencherait lrsquoalarme en

permanence

Les concepts cleacutes agrave retenir pour la reacutealisation de ce circuit sont les suivants

La thermistance a un laquo effet deacuteclencheur raquo inverse agrave la photoreacutesistance il faut

donc changer sa place dans le circuit

Le courant laquo preacutefegravere raquo passer par les chemins qui lui opposent le moins de

reacutesistance

Il faut laquo doser raquo la reacutesistance que lrsquoon rajoute afin drsquoeacuteviter soit lrsquoenclenchement

automatique de lrsquoalarme soit le passage systeacutematique du courant vers la masse

100Ω

360Ω

330Ω

676KΩ

Figure 21 Scheacutema de lalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature

35

6 Quel budget pour ce projet

Pour reacutealiser ce projet il faudra du mateacuteriel particulier Celui-ci srsquoachegravete

facilement en ligne (jrsquoai personnellement utiliseacute laquo Amazon raquo) En effet assez peu de

magasins speacutecialiseacutes vendent ce genre de mateacuteriel Les calculs ont eacuteteacute reacutealiseacutes dans le cadre drsquoune classe drsquoune trentaine drsquoeacutelegraveves dans

laquelle ils formeraient des groupes de deux Les prix sont dateacutes du 30 avril 201742 Je conseille pour le professeur drsquoacheter eacutegalement un pack pour bien deacutebuter dans

lrsquoeacutelectronique avec non seulement tous les composants requis pour la creacuteation des

plaquettes mais eacutegalement des composants suppleacutementaires pour tester plus

facilement agrave partir de sa petite boite sans devoir manipuler agrave partir du mateacuteriel en grosse

quantiteacute Voici les reacutefeacuterences du pack que jrsquoai acheteacute

Elegoo Kit Eacutelectronique Mis agrave Jour avec Module drsquoAlimentation Cacircbles Jumpers Potentiomegravetre de preacutecision PLaque de test 830 points pour Arduino UNO R3

MEGA 2560 NANO Raspberry Pi et STM32 de Elegoo43

Prix 2099 euro

De plus la firme laquo Elegoo raquo fournit eacutegalement sur son site internet les fiches

techniques des diffeacuterents composants Encore une fois tout le mateacuteriel neacutecessaire est

preacutesent dans cette boite et il est possible de faire plus drsquoexpeacuteriences Pour la suite nous

avons les composants qui serviront pour les montages des projets dans le cadre de ce

TFE

42 Les prix ne tiennent pas en compte drsquoeacuteventuelles reacuteductions frais de ports suppleacutementaires ou prix drsquoachat groupeacute 43 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique

36

Plaquette drsquoalimentation

Si les eacutelegraveves forment des groupes de deux il faudra 15 plaquettes Bien qursquoil en

existe de 830 trous des plus petites de 400 trous existent eacutegalement et devraient

suffire pour les montages des eacutelegraveves

Breadboard 830 Points Plaque Platine

dEssai PCB Sans Soudure Solderless de

SODIALreg44

Prix agrave lrsquouniteacute 284

euro

Prix pour le lot

426 euro

Breadboard Carte dExperimentation 400

Points sans Soudure Solderless de

SODIAL reg

Prix agrave lrsquouniteacute 175

euro

Prix pour le lot

2625euro

Alimentation

Pour lrsquoalimentation il est possible de prendre des geacuteneacuterateurs de courant pour

breadboard et le transformateur adeacutequat ou alors des piles et les connecteurs

adeacutequats eacutegalement

5X Nouveau 33V 5V sans soudure

MB102 Platine dexpeacuterimentation

Adaptateur Module dalimentation Pour

Platine dexpeacuterimentation Arduino TE107

de XCSOURCEreg45

Prix agrave lrsquouniteacute 899

euro

Prix pour le lot

2697euro

Adaptateur Transformateurs

Alimentation Pour lUE Bande LED

Branchez 5050 3528 RVB 12V 2A Max

36 Watt Max ALED LIGHTreg46

Prix agrave lrsquouniteacute 899

euro

Prix pour le lot

13485 euro

Noir 4 x 15V AA Batterie

SupportboicirctierBoite de rangement

Case w Fils de Connexion Neuftechreg47

Prix agrave lrsquouniteacute 399

euro

Prix pour le lot

5985euro

4006 Boite de 40 piles Varta Industrial AA

de Varta48

Prix agrave lrsquouniteacute 129

euro

Prix pour le lot

258euro

Lrsquoalimentation la moins chegravere est la mise en seacuterie de piles gracircce au support agrave piles

pour 8545euro Cependant ce systegraveme utilise des piles non rechargeables qursquoil faudra donc

remplacer De plus les piles de moindre qualiteacute srsquoeacutepuisent eacutegalement et il srsquoagit alors

44 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique 45 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 46 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation et lrsquoeacuteclairage 47 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 48 Firme speacutecialiseacutee dans les batteries

33

Lrsquoalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature Pour rappel ce circuit est preacutesent principalement si lrsquoutilisateur deacutesire

deacutevelopper le processus laquo transfeacuterer raquo chez les eacutelegraveves Le principe serait en effet de

transposer leur connaissance drsquoun circuit agrave la creacuteation drsquoun autre qui utilise cette fois

une thermistance agrave la place drsquoune photoreacutesistance

Dans ce circuit le buzzer nrsquoest pas preacutesent il est en effet compliqueacute drsquoobtenir la

tension suffisante dans le buzzer avec cette disposition de reacutesistance et cette tension

initiale pour lui permettre drsquoeacutemettre un son Cependant cela ne gecircne en rien le but du

circuit qui est de transfeacuterer le concept de la thermistance agrave un montage de circuit que

lrsquoon connait deacutejagrave En plus les eacutelegraveves interrogeacutes sont moins demandeurs de ce circuit

crsquoest donc une perte mineure que de ne pas savoir faire buzzer ce circuit

Ce montage est donc baseacute sur lrsquoutilisation drsquoune thermistance le principe de

celle-ci est laquo inverse raquo agrave celle drsquoune photoreacutesistance En effet lrsquoeffet laquo deacuteclencheur raquo

rechercheacute du premier circuit est lrsquooccultation du capteur afin drsquoaugmenter la reacutesistance

de celui-ci alors que cet effet pour le second circuit est de chauffer lrsquoair autour du circuit

afin de diminuer la reacutesistance de la thermistance Il faudra donc monter le circuit de

maniegravere diffeacuterente On peut le voir sur la figure 194041 De plus se trouve eacutegalement une

photographie du montage sur plaquette (fig18)

40 Les valeurs des reacutesistances ne sont pas les seules permettant un fonctionnement du dispositif il srsquoagit seulement de valeurs qui fonctionnent bien Il est preacutefeacuterable pour lrsquoutilisateur de tester les reacutesistances chez lui au paravent la tempeacuterature du lieu pouvant changer 41 Scheacutema reacutealiseacute et dessineacute par Cleacutement Wagner

Thermistance 330 Ω 100 Ω

360 Ω 676 KΩ

Figure 20 Photo du montage sur plaquette de Cleacutement Wagner

34

La thermistance aura donc une reacutesistance faible lorsque la tempeacuterature

augmentera Degraves lors on voudra que suffisamment de courant passe par la base du

transistor lorsque la tempeacuterature augmente (pour deacuteclencher lrsquoalarme) On place alors

la thermistance sur la partie du circuit qui megravene agrave la base Cependant cela ne suffit pas

En effet si on enlegraveve le capteur pour le placer agrave un autre endroit sur le circuit il nrsquoy a

plus de reacutesistance qui empecircche le courant de partie directement agrave la masse Il faut donc

rajouter une reacutesistance sur le chemin direct vers la masse (Emplacement sur le scheacutema)

Notons que la valeur de cette reacutesistance ne doit pas ecirctre ni trop petite (sinon le

courant preacutefeacuterera quand mecircme aller directement agrave la masse) ni trop grande (sinon

mecircme lorsque la tempeacuterature sera faible le courant preacutefeacuterera passer par la

thermistance et donc la base du transistor) ce qui deacuteclencherait lrsquoalarme en

permanence

Les concepts cleacutes agrave retenir pour la reacutealisation de ce circuit sont les suivants

La thermistance a un laquo effet deacuteclencheur raquo inverse agrave la photoreacutesistance il faut

donc changer sa place dans le circuit

Le courant laquo preacutefegravere raquo passer par les chemins qui lui opposent le moins de

reacutesistance

Il faut laquo doser raquo la reacutesistance que lrsquoon rajoute afin drsquoeacuteviter soit lrsquoenclenchement

automatique de lrsquoalarme soit le passage systeacutematique du courant vers la masse

100Ω

360Ω

330Ω

676KΩ

Figure 21 Scheacutema de lalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature

35

6 Quel budget pour ce projet

Pour reacutealiser ce projet il faudra du mateacuteriel particulier Celui-ci srsquoachegravete

facilement en ligne (jrsquoai personnellement utiliseacute laquo Amazon raquo) En effet assez peu de

magasins speacutecialiseacutes vendent ce genre de mateacuteriel Les calculs ont eacuteteacute reacutealiseacutes dans le cadre drsquoune classe drsquoune trentaine drsquoeacutelegraveves dans

laquelle ils formeraient des groupes de deux Les prix sont dateacutes du 30 avril 201742 Je conseille pour le professeur drsquoacheter eacutegalement un pack pour bien deacutebuter dans

lrsquoeacutelectronique avec non seulement tous les composants requis pour la creacuteation des

plaquettes mais eacutegalement des composants suppleacutementaires pour tester plus

facilement agrave partir de sa petite boite sans devoir manipuler agrave partir du mateacuteriel en grosse

quantiteacute Voici les reacutefeacuterences du pack que jrsquoai acheteacute

Elegoo Kit Eacutelectronique Mis agrave Jour avec Module drsquoAlimentation Cacircbles Jumpers Potentiomegravetre de preacutecision PLaque de test 830 points pour Arduino UNO R3

MEGA 2560 NANO Raspberry Pi et STM32 de Elegoo43

Prix 2099 euro

De plus la firme laquo Elegoo raquo fournit eacutegalement sur son site internet les fiches

techniques des diffeacuterents composants Encore une fois tout le mateacuteriel neacutecessaire est

preacutesent dans cette boite et il est possible de faire plus drsquoexpeacuteriences Pour la suite nous

avons les composants qui serviront pour les montages des projets dans le cadre de ce

TFE

42 Les prix ne tiennent pas en compte drsquoeacuteventuelles reacuteductions frais de ports suppleacutementaires ou prix drsquoachat groupeacute 43 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique

36

Plaquette drsquoalimentation

Si les eacutelegraveves forment des groupes de deux il faudra 15 plaquettes Bien qursquoil en

existe de 830 trous des plus petites de 400 trous existent eacutegalement et devraient

suffire pour les montages des eacutelegraveves

Breadboard 830 Points Plaque Platine

dEssai PCB Sans Soudure Solderless de

SODIALreg44

Prix agrave lrsquouniteacute 284

euro

Prix pour le lot

426 euro

Breadboard Carte dExperimentation 400

Points sans Soudure Solderless de

SODIAL reg

Prix agrave lrsquouniteacute 175

euro

Prix pour le lot

2625euro

Alimentation

Pour lrsquoalimentation il est possible de prendre des geacuteneacuterateurs de courant pour

breadboard et le transformateur adeacutequat ou alors des piles et les connecteurs

adeacutequats eacutegalement

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MB102 Platine dexpeacuterimentation

Adaptateur Module dalimentation Pour

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de XCSOURCEreg45

Prix agrave lrsquouniteacute 899

euro

Prix pour le lot

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Adaptateur Transformateurs

Alimentation Pour lUE Bande LED

Branchez 5050 3528 RVB 12V 2A Max

36 Watt Max ALED LIGHTreg46

Prix agrave lrsquouniteacute 899

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Noir 4 x 15V AA Batterie

SupportboicirctierBoite de rangement

Case w Fils de Connexion Neuftechreg47

Prix agrave lrsquouniteacute 399

euro

Prix pour le lot

5985euro

4006 Boite de 40 piles Varta Industrial AA

de Varta48

Prix agrave lrsquouniteacute 129

euro

Prix pour le lot

258euro

Lrsquoalimentation la moins chegravere est la mise en seacuterie de piles gracircce au support agrave piles

pour 8545euro Cependant ce systegraveme utilise des piles non rechargeables qursquoil faudra donc

remplacer De plus les piles de moindre qualiteacute srsquoeacutepuisent eacutegalement et il srsquoagit alors

44 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique 45 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 46 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation et lrsquoeacuteclairage 47 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 48 Firme speacutecialiseacutee dans les batteries

34

La thermistance aura donc une reacutesistance faible lorsque la tempeacuterature

augmentera Degraves lors on voudra que suffisamment de courant passe par la base du

transistor lorsque la tempeacuterature augmente (pour deacuteclencher lrsquoalarme) On place alors

la thermistance sur la partie du circuit qui megravene agrave la base Cependant cela ne suffit pas

En effet si on enlegraveve le capteur pour le placer agrave un autre endroit sur le circuit il nrsquoy a

plus de reacutesistance qui empecircche le courant de partie directement agrave la masse Il faut donc

rajouter une reacutesistance sur le chemin direct vers la masse (Emplacement sur le scheacutema)

Notons que la valeur de cette reacutesistance ne doit pas ecirctre ni trop petite (sinon le

courant preacutefeacuterera quand mecircme aller directement agrave la masse) ni trop grande (sinon

mecircme lorsque la tempeacuterature sera faible le courant preacutefeacuterera passer par la

thermistance et donc la base du transistor) ce qui deacuteclencherait lrsquoalarme en

permanence

Les concepts cleacutes agrave retenir pour la reacutealisation de ce circuit sont les suivants

La thermistance a un laquo effet deacuteclencheur raquo inverse agrave la photoreacutesistance il faut

donc changer sa place dans le circuit

Le courant laquo preacutefegravere raquo passer par les chemins qui lui opposent le moins de

reacutesistance

Il faut laquo doser raquo la reacutesistance que lrsquoon rajoute afin drsquoeacuteviter soit lrsquoenclenchement

automatique de lrsquoalarme soit le passage systeacutematique du courant vers la masse

100Ω

360Ω

330Ω

676KΩ

Figure 21 Scheacutema de lalarme agrave deacutetecteur de tempeacuterature

35

6 Quel budget pour ce projet

Pour reacutealiser ce projet il faudra du mateacuteriel particulier Celui-ci srsquoachegravete

facilement en ligne (jrsquoai personnellement utiliseacute laquo Amazon raquo) En effet assez peu de

magasins speacutecialiseacutes vendent ce genre de mateacuteriel Les calculs ont eacuteteacute reacutealiseacutes dans le cadre drsquoune classe drsquoune trentaine drsquoeacutelegraveves dans

laquelle ils formeraient des groupes de deux Les prix sont dateacutes du 30 avril 201742 Je conseille pour le professeur drsquoacheter eacutegalement un pack pour bien deacutebuter dans

lrsquoeacutelectronique avec non seulement tous les composants requis pour la creacuteation des

plaquettes mais eacutegalement des composants suppleacutementaires pour tester plus

facilement agrave partir de sa petite boite sans devoir manipuler agrave partir du mateacuteriel en grosse

quantiteacute Voici les reacutefeacuterences du pack que jrsquoai acheteacute

Elegoo Kit Eacutelectronique Mis agrave Jour avec Module drsquoAlimentation Cacircbles Jumpers Potentiomegravetre de preacutecision PLaque de test 830 points pour Arduino UNO R3

MEGA 2560 NANO Raspberry Pi et STM32 de Elegoo43

Prix 2099 euro

De plus la firme laquo Elegoo raquo fournit eacutegalement sur son site internet les fiches

techniques des diffeacuterents composants Encore une fois tout le mateacuteriel neacutecessaire est

preacutesent dans cette boite et il est possible de faire plus drsquoexpeacuteriences Pour la suite nous

avons les composants qui serviront pour les montages des projets dans le cadre de ce

TFE

42 Les prix ne tiennent pas en compte drsquoeacuteventuelles reacuteductions frais de ports suppleacutementaires ou prix drsquoachat groupeacute 43 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique

36

Plaquette drsquoalimentation

Si les eacutelegraveves forment des groupes de deux il faudra 15 plaquettes Bien qursquoil en

existe de 830 trous des plus petites de 400 trous existent eacutegalement et devraient

suffire pour les montages des eacutelegraveves

Breadboard 830 Points Plaque Platine

dEssai PCB Sans Soudure Solderless de

SODIALreg44

Prix agrave lrsquouniteacute 284

euro

Prix pour le lot

426 euro

Breadboard Carte dExperimentation 400

Points sans Soudure Solderless de

SODIAL reg

Prix agrave lrsquouniteacute 175

euro

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258euro

Lrsquoalimentation la moins chegravere est la mise en seacuterie de piles gracircce au support agrave piles

pour 8545euro Cependant ce systegraveme utilise des piles non rechargeables qursquoil faudra donc

remplacer De plus les piles de moindre qualiteacute srsquoeacutepuisent eacutegalement et il srsquoagit alors

44 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique 45 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 46 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation et lrsquoeacuteclairage 47 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 48 Firme speacutecialiseacutee dans les batteries

35

6 Quel budget pour ce projet

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laquelle ils formeraient des groupes de deux Les prix sont dateacutes du 30 avril 201742 Je conseille pour le professeur drsquoacheter eacutegalement un pack pour bien deacutebuter dans

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quantiteacute Voici les reacutefeacuterences du pack que jrsquoai acheteacute

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avons les composants qui serviront pour les montages des projets dans le cadre de ce

TFE

42 Les prix ne tiennent pas en compte drsquoeacuteventuelles reacuteductions frais de ports suppleacutementaires ou prix drsquoachat groupeacute 43 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique

36

Plaquette drsquoalimentation

Si les eacutelegraveves forment des groupes de deux il faudra 15 plaquettes Bien qursquoil en

existe de 830 trous des plus petites de 400 trous existent eacutegalement et devraient

suffire pour les montages des eacutelegraveves

Breadboard 830 Points Plaque Platine

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36

Plaquette drsquoalimentation

Si les eacutelegraveves forment des groupes de deux il faudra 15 plaquettes Bien qursquoil en

existe de 830 trous des plus petites de 400 trous existent eacutegalement et devraient

suffire pour les montages des eacutelegraveves

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euro

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Pour lrsquoalimentation il est possible de prendre des geacuteneacuterateurs de courant pour

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euro

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euro

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Lrsquoalimentation la moins chegravere est la mise en seacuterie de piles gracircce au support agrave piles

pour 8545euro Cependant ce systegraveme utilise des piles non rechargeables qursquoil faudra donc

remplacer De plus les piles de moindre qualiteacute srsquoeacutepuisent eacutegalement et il srsquoagit alors

44 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique 45 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 46 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation et lrsquoeacuteclairage 47 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoalimentation 48 Firme speacutecialiseacutee dans les batteries

37

drsquoun entretien demandant plus de temps qursquoun autre fonctionnement Lrsquoalimentation

que je choisirai est celle utilisant le module drsquoalimentation pour plaquette

drsquoexpeacuterimentation et le transformateur adeacutequat Crsquoest en effet celui-ci que jrsquoai utiliseacute

afin de pouvoir facilement allumereacuteteindre le dispositif sans devoir

brancherdeacutebrancher des piles agrave chaque moment De plus les eacutelegraveves peuvent travailler

leur plaque sans qursquoelle soit relieacutee agrave lrsquoalimentation en permanence ils peuvent

simplement venir le tester leur circuit agrave quatre ou cinq adaptateurs dans la piegravece

Pour les composants preacutesents dans les diffeacuterents circuits voici une liste des prix que lrsquoon

peut trouver sur laquo Amazon raquo Il srsquoagit drsquoachats en gros qui sont geacuteneacuteralement plus

rentables que lrsquoachat agrave la piegravece De plus certains de ces composants sont facilement

laquo cassables raquo il est donc preacutefeacuterable drsquoen avoir en reacuteserve si des eacutelegraveves cassent ou

perdent les leurs

Nom trouveacute sur le site Amazon

Composant sur la

plaquette

Prix du lot49

Prix agrave lrsquouniteacute

Hrph 20pcs Active Buzzer Alarme 3v

Sounder Speaker Buzzer pour Arduino

de DIY eacutelectronique50

Buzzer (eacutemetteur du son

sur la plaquette)

Lot 36 euro

Uniteacute 018 euro

Lot de 30 Photoreacutesistance LDR photo

Reacutesistances deacutependantes de la lumiegravere

Reacutesistance 5 mm

de Sourcingmap51

Photoreacutesistance (capteur

utiliseacute pour le deacutetecteur de

preacutesence)

Lot 41 euro

Uniteacute 014 euro

100 Pcs 10K Ohm 3 mesure de la

temperature NTC thermistances MF52-

103

de SODIALreg

Thermistance (capteur

utiliseacute pour le deacutetecteur de

chaleur)

Lot 267 euro

Uniteacute 003 euro

75 x diodes eacutelectroluminescentes (LED)

Vert Rouge Jaune

de SODIALreg

LED (eacutemetteur de lumiegravere

sur la plaquette)

Lot 125 euro

Uniteacute 002 euro

49 Le laquo prix du lot raquo signifie le prix agrave payer pour avoir suffisamment de mateacuteriel pour la classe 50 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique 51 Socieacuteteacute de vente en ligne

38

1280pcs 64 valeurs 1 ohm - 10M ohm

14W Reacutesistances agrave couche meacutetallique

Kit Assortiment Set Changement

de KKmoon52

Reacutesistances agrave valeurs

diverses

Il en faut 2 par plaquette

Lot 1449 euro

Uniteacute 001 euro

Adafruit NPN bipolaire transistors

(pn2222) ndash 10 Pack

De Adafruit53

Transistor PNP Lot 528euro

Uniteacute 053 euro

40pcs 20cm Cacircbles pour BreadBoard male male - Arduino masculin jumper

Fil Wire de Hits_FR54

Fils de connexion Lot 136 euro

Uniteacute 004 euro

Apregraves plusieurs seacutequences sur ce cours reacutealiseacutees seulement quelques valeurs de

reacutesistances seront utiliseacutees il est conseilleacute degraves lors de ne racheter que des reacutesistances

manquantes De plus vous pouvez eacutegalement choisir des fils diffeacuterents En effet comme

vu dans un section preacuteceacutedente il existe des fils souples et rigides les fils souples seront

plus simples agrave manipuler par les eacutelegraveves mais les fils rigides donneront un aspect plus

laquo propre raquo au montage La longueur des fils peut eacutegalement varier agrave loisir (Le kit starter

que je conseils drsquoacheter possegravede toutes les variations de ces fils)

Maintenant que tout le mateacuteriel neacutecessaire pour la construction des circuits est

preacuteciseacute voici ci-dessous de quoi construire un laser que lrsquoon peut attacher au mur afin

de pointer la photoreacutesistance du circuit laquo alarme deacutetecteur de preacutesence raquo Ce sera alors

dans le noir la seule source de lumiegravere empecircchant lrsquoalarme de srsquoactiver qui lorsqursquoelle

est coupeacutee plongera la reacutesistance dans le noir et activera alors lrsquoalarme

650 nm 10 mW Laser Rouge Dot Diode Module avec TTL de

Lillyelectronics55

Prix 799 euro

52 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacutelectronique 53 Firme speacutecialiseacutee dans la vente de composants eacutelectronique en ligne 54 Socieacuteteacute de vente en ligne 55 Firme speacutecialiseacutee dans lrsquoeacuteclairage

39

Ce laser rouge est un exemple parmi drsquoautres qui peut ecirctre trouveacute sur de

nombreux sites Lrsquoavantage de celui-ci est qursquoil est possible de le connecter et de

lrsquoalimenter gracircce agrave nrsquoimporte quel moyen drsquoalimentation vu preacuteceacutedemment dans cette

section Libre agrave vous de choisir la couleur du laser et le moyen drsquoalimentation

Si nous abordons le cocircteacute financier pour une classe de trente eacutelegraveves diffeacuterents

budgets sont envisageables pour financer le projet Les deacutetails de chacun de ces budgets

sont disponibles en annexe Ci-dessous vous trouverez donc six budgets potentiels

Evidemment il existe drsquoautres possibiliteacutes La gamme de prix va de 26615 euro agrave 104 9 euro

Pour chaque budget le mateacuteriel est preacuteciseacute

1

laquo Gros budget raquo 15 groupes de 2 chacun

possegravede son alimentation et transformateur

Plaquette agrave 830 trous Un laser pour la classe

26615 euro

2

laquo Moyen budget raquo 15 groupes de 2 seulement

5 alimentations et transformateurs pour la

classe Plaquette agrave 830 trous Un laser pour la

classe

158 27 euro

3

laquo Petit budget raquo 10 groupes de 3 seulement 5

alimentations et transformateurs Plaquette agrave

400 tours Pas de laser fourni

12518 euro

4

laquo Gros budget raquo 15 groupes de 2 chacun

possegravede son alimentation agrave piles Plaquette agrave

830 trous Un laser pour la classe

18998 euro

5

laquo Moyen budget raquo 15 groupes de 2 seulement

5 alimentations agrave piles pour la classe Plaquette

agrave 830 trous Un laser pour la classe

13718 euro

6

laquo Petit budget raquo 10 groupes de 3 seulement 5

alimentations agrave piles pour la classe Plaquette agrave

400 tours Pas de laser fourni

1049 euro

40

Toutes ces combinaisons restent viables Cependant sur base de mon

expeacuterience je conseille certains choix En effet les plaquettes agrave 830 trous permettent

une meilleure visibiliteacute et plus drsquoespace afin que les eacutelegraveves puissent reacutealiser leur circuit

comme ils le souhaitent Si vous optez pour les piles il est agrave mon sens preacutefeacuterable drsquoavoir

un systegraveme drsquoalimentation agrave piles par plaquette Degraves lors les prix seraient sensiblement

les mecircmes entre des plaquettes avec piles et des plaquettes avec transformateur mais

en nombre moindre ce qui apporte cet avantage de ne pas devoir remplacer les piles

Cependant bien que privileacutegiant le transformateur et le bloc drsquoalimentation sur la

plaquette je pense qursquoil est inutile drsquoen posseacuteder un par groupe Je choisirais donc le

budget ndeg2

Il faut rester un minimum critique En effet ces prix ne sont qursquoun calcul fictif

Mais on se rend compte que ce projet peut fonctionner avec assez peu de moyens

Commentaires sur les prix

- Les composants sont acheteacutes par lots le prix de ses lots peut encore grandement

varier et donc influencer le prix final

- Drsquoautres combinaisons sont possibles (plaquette agrave 400 trous avec des groupes

de deuxhellip)

- Encore une fois les calculs ne tiennent pas compte de lrsquoachat en gros de tout le

mateacuteriel

En tenant compte uniquement des composants qui seraient repris sur la

plaquette et de la plaquette un eacutelegraveve qui souhaiterait reprendre son montage chez lui

une fois le cours termineacute cela lui couterait 1458 euro pour une plaquette complegravete avec

lrsquoalimentation et le transformateur (soit un circuit fonctionnel sans toutefois avoir le

laser)

Mais ce qui est encore plus beacuteneacutefique pour les jeunes ayant pris goucirct agrave

lrsquoeacutelectronique avec ce projet et deacutesireux de reprendre leur circuit le prix est

avantageux si on ne prend en compte que la plaquette les composants (sans

lrsquoalimentation) le montant agrave payer est aux alentours de 38 euro auxquels on rajoute 18 euro

pour le support drsquoalimentation si lrsquoeacutelegraveve deacutesire le reprendre Dans le cas ougrave lrsquoeacutelegraveve

possegravederait deacutejagrave un transformateur connectable au support drsquoalimentation le prix

srsquoeacutelegraveverait agrave 56 euro

41

Il est possible de conclure cette partie en annonccedilant donc que le prix pour une

telle activiteacute en classe nrsquoest pas speacutecialement eacuteleveacute puisque ce mateacuteriel peut ecirctre utiliseacute

pour une bonne partie des manipulations en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute (aussi bien dans le

cours de deuxiegraveme que pour les cours du second degreacute) De plus il est possible de

trouver des pistes pour que les deacutepenses soient moindres par exemple faire des

groupes drsquoeacutelegraveves plus grands opter pour un moyen drsquoalimentation moins cher

demander aux eacutelegraveves de prendre un adaptateur de chez eux travailler les montages

hors tension hellip Enfin cela deacutependra de la politique de lrsquoeacutecole mais il est eacutegalement

possible que les eacutelegraveves rachegravetent leur montage plaquette composants srsquoils deacutesirent les

reprendre chez eux et peut-ecirctre susciter un inteacuterecirct pour lrsquoeacutelectronique

42

Conclusion

Dans ce travail jrsquoai essayeacute de montrer qursquoil est possible de dispenser lrsquoUAA1 de

physique laquo Electriciteacute raquo de lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition avec le nouveau

processus de deacuteveloppement laquo transfeacuterer raquo ayant pour sujet lrsquoutilisation de capteur

dans des circuits eacutelectriques Pour ce faire jrsquoutilise un projet la construction drsquoun circuit

eacutelectronique drsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence et agrave deacutetecteur de chaleur et ce de

maniegravere agrave ce que sa reacutealisation soit la plus simple possible agrave partir de connaissances

eacuteleacutementaires en eacutelectriciteacute

Les reacutesultats obtenus lors du sondage reacutealiseacute dans le cadre de ce TFE dont le but

eacutetait drsquoillustrer la motivation des eacutelegraveves face agrave un tel projet confirment que les eacutelegraveves

sont demandeurs de tels projets pour les accompagner dans leur apprentissage cela

est ducirc agrave la part de concret et de pratique qursquoapporte ce genre de projet De plus

lrsquoentiegravereteacute du fonctionnement des circuits est deacutecrite et il devrait ecirctre possible de les

reacutealiser facilement une fois tout le mateacuteriel reacutecupeacutereacute et appreacutehendeacute Des conseils pour

mettre en place ce projet sont eacutegalement preacutesenteacutes que ce soit pour

lrsquoaccompagnement du cours mais eacutegalement pour la budgeacutetisation du projet

Les inteacuterecircts drsquoun tel projet sont drsquoune part de mettre les eacutelegraveves sur un projet

sur la dureacutee de tout le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute afin de les motiver et de donner du sens aux

activiteacutes drsquoautre part ce projet reacutepond aux nouvelles demandes des programmes agrave

savoir aborder lrsquoeacutelectriciteacute en troisiegraveme geacuteneacuteral et deacutevelopper le nouveau processus de

transfert sur les capteurs

Cependant bien que ce projet soit par choix conccedilu drsquoun point de vue qualitatif

il faudra aborder eacutegalement la matiegravere de maniegravere quantitative Degraves lors celui-ci ne

reacutepond pas agrave toutes les attentes du programme Il en va de mecircme pour la partie sur

lrsquoeacutenergie et la puissance Il faudra donc comme je le conseille dans la partie laquo pistes

didactiques raquo accompagner ce projet drsquoun cours qui reprend cette partie quantitative

43

Pour des futures recherches des ameacuteliorations pourraient ecirctre apporteacutees par

exemple on peut adapter ces circuits agrave la matiegravere de cinquiegraveme sur les condensateurs

en les rajoutant dans les circuits afin drsquoobtenir une alarme qui sonne plus longtemps

lorsque le capteur est enclencheacute Un troisiegraveme capteur que jrsquoestime simple agrave manipuler

une photodiode pourrait ecirctre rajouteacutee dans un circuit pour deacutevelopper le processus de

transfert chez les eacutelegraveves Enfin il est inteacuteressant de recueillir les avis drsquoenseignants sur

les difficulteacutes de monter faire vivre et construire un tel projet en classe

44

Sitographie

laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo dans Supercondensateur ce nrsquoest pas

une batterie la charge est ultra rapide [en ligne]

httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques

(page consulteacutee le 19012017)

laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en

ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (page consulteacutee le 19012017)

laquo Buzer actif ou passif raquo dans ABC Electronique [en ligne]

httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le

19012017)

laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne]

httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

TKIM laquo How to mage a laser alarm security circuit on breadboard raquo dans Youtube [en ligne]

httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s (page

consulteacutee le 14032017)

laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en

ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne]

httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-

saturation (page consulteacutee le 20012017)

laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne]

httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-

luminosite (page consulteacutee le 19012017)

laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne]

httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le

12052017)

laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-

collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

laquo Transistors raquo dans Sparkfun start something [en ligne]

httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017)

laquo TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls raquo

dans Youtube [en ligne] httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-

QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs (page consulteacutee le 19012017)

40

Toutes ces combinaisons restent viables Cependant sur base de mon

expeacuterience je conseille certains choix En effet les plaquettes agrave 830 trous permettent

une meilleure visibiliteacute et plus drsquoespace afin que les eacutelegraveves puissent reacutealiser leur circuit

comme ils le souhaitent Si vous optez pour les piles il est agrave mon sens preacutefeacuterable drsquoavoir

un systegraveme drsquoalimentation agrave piles par plaquette Degraves lors les prix seraient sensiblement

les mecircmes entre des plaquettes avec piles et des plaquettes avec transformateur mais

en nombre moindre ce qui apporte cet avantage de ne pas devoir remplacer les piles

Cependant bien que privileacutegiant le transformateur et le bloc drsquoalimentation sur la

plaquette je pense qursquoil est inutile drsquoen posseacuteder un par groupe Je choisirais donc le

budget ndeg2

Il faut rester un minimum critique En effet ces prix ne sont qursquoun calcul fictif

Mais on se rend compte que ce projet peut fonctionner avec assez peu de moyens

Commentaires sur les prix

- Les composants sont acheteacutes par lots le prix de ses lots peut encore grandement

varier et donc influencer le prix final

- Drsquoautres combinaisons sont possibles (plaquette agrave 400 trous avec des groupes

de deuxhellip)

- Encore une fois les calculs ne tiennent pas compte de lrsquoachat en gros de tout le

mateacuteriel

En tenant compte uniquement des composants qui seraient repris sur la

plaquette et de la plaquette un eacutelegraveve qui souhaiterait reprendre son montage chez lui

une fois le cours termineacute cela lui couterait 1458 euro pour une plaquette complegravete avec

lrsquoalimentation et le transformateur (soit un circuit fonctionnel sans toutefois avoir le

laser)

Mais ce qui est encore plus beacuteneacutefique pour les jeunes ayant pris goucirct agrave

lrsquoeacutelectronique avec ce projet et deacutesireux de reprendre leur circuit le prix est

avantageux si on ne prend en compte que la plaquette les composants (sans

lrsquoalimentation) le montant agrave payer est aux alentours de 38 euro auxquels on rajoute 18 euro

pour le support drsquoalimentation si lrsquoeacutelegraveve deacutesire le reprendre Dans le cas ougrave lrsquoeacutelegraveve

possegravederait deacutejagrave un transformateur connectable au support drsquoalimentation le prix

srsquoeacutelegraveverait agrave 56 euro

41

Il est possible de conclure cette partie en annonccedilant donc que le prix pour une

telle activiteacute en classe nrsquoest pas speacutecialement eacuteleveacute puisque ce mateacuteriel peut ecirctre utiliseacute

pour une bonne partie des manipulations en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute (aussi bien dans le

cours de deuxiegraveme que pour les cours du second degreacute) De plus il est possible de

trouver des pistes pour que les deacutepenses soient moindres par exemple faire des

groupes drsquoeacutelegraveves plus grands opter pour un moyen drsquoalimentation moins cher

demander aux eacutelegraveves de prendre un adaptateur de chez eux travailler les montages

hors tension hellip Enfin cela deacutependra de la politique de lrsquoeacutecole mais il est eacutegalement

possible que les eacutelegraveves rachegravetent leur montage plaquette composants srsquoils deacutesirent les

reprendre chez eux et peut-ecirctre susciter un inteacuterecirct pour lrsquoeacutelectronique

42

Conclusion

Dans ce travail jrsquoai essayeacute de montrer qursquoil est possible de dispenser lrsquoUAA1 de

physique laquo Electriciteacute raquo de lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition avec le nouveau

processus de deacuteveloppement laquo transfeacuterer raquo ayant pour sujet lrsquoutilisation de capteur

dans des circuits eacutelectriques Pour ce faire jrsquoutilise un projet la construction drsquoun circuit

eacutelectronique drsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence et agrave deacutetecteur de chaleur et ce de

maniegravere agrave ce que sa reacutealisation soit la plus simple possible agrave partir de connaissances

eacuteleacutementaires en eacutelectriciteacute

Les reacutesultats obtenus lors du sondage reacutealiseacute dans le cadre de ce TFE dont le but

eacutetait drsquoillustrer la motivation des eacutelegraveves face agrave un tel projet confirment que les eacutelegraveves

sont demandeurs de tels projets pour les accompagner dans leur apprentissage cela

est ducirc agrave la part de concret et de pratique qursquoapporte ce genre de projet De plus

lrsquoentiegravereteacute du fonctionnement des circuits est deacutecrite et il devrait ecirctre possible de les

reacutealiser facilement une fois tout le mateacuteriel reacutecupeacutereacute et appreacutehendeacute Des conseils pour

mettre en place ce projet sont eacutegalement preacutesenteacutes que ce soit pour

lrsquoaccompagnement du cours mais eacutegalement pour la budgeacutetisation du projet

Les inteacuterecircts drsquoun tel projet sont drsquoune part de mettre les eacutelegraveves sur un projet

sur la dureacutee de tout le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute afin de les motiver et de donner du sens aux

activiteacutes drsquoautre part ce projet reacutepond aux nouvelles demandes des programmes agrave

savoir aborder lrsquoeacutelectriciteacute en troisiegraveme geacuteneacuteral et deacutevelopper le nouveau processus de

transfert sur les capteurs

Cependant bien que ce projet soit par choix conccedilu drsquoun point de vue qualitatif

il faudra aborder eacutegalement la matiegravere de maniegravere quantitative Degraves lors celui-ci ne

reacutepond pas agrave toutes les attentes du programme Il en va de mecircme pour la partie sur

lrsquoeacutenergie et la puissance Il faudra donc comme je le conseille dans la partie laquo pistes

didactiques raquo accompagner ce projet drsquoun cours qui reprend cette partie quantitative

43

Pour des futures recherches des ameacuteliorations pourraient ecirctre apporteacutees par

exemple on peut adapter ces circuits agrave la matiegravere de cinquiegraveme sur les condensateurs

en les rajoutant dans les circuits afin drsquoobtenir une alarme qui sonne plus longtemps

lorsque le capteur est enclencheacute Un troisiegraveme capteur que jrsquoestime simple agrave manipuler

une photodiode pourrait ecirctre rajouteacutee dans un circuit pour deacutevelopper le processus de

transfert chez les eacutelegraveves Enfin il est inteacuteressant de recueillir les avis drsquoenseignants sur

les difficulteacutes de monter faire vivre et construire un tel projet en classe

44

Sitographie

laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo dans Supercondensateur ce nrsquoest pas

une batterie la charge est ultra rapide [en ligne]

httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques

(page consulteacutee le 19012017)

laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en

ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (page consulteacutee le 19012017)

laquo Buzer actif ou passif raquo dans ABC Electronique [en ligne]

httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le

19012017)

laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne]

httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

TKIM laquo How to mage a laser alarm security circuit on breadboard raquo dans Youtube [en ligne]

httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s (page

consulteacutee le 14032017)

laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en

ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne]

httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-

saturation (page consulteacutee le 20012017)

laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne]

httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-

luminosite (page consulteacutee le 19012017)

laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne]

httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le

12052017)

laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-

collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

laquo Transistors raquo dans Sparkfun start something [en ligne]

httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017)

laquo TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls raquo

dans Youtube [en ligne] httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-

QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs (page consulteacutee le 19012017)

41

Il est possible de conclure cette partie en annonccedilant donc que le prix pour une

telle activiteacute en classe nrsquoest pas speacutecialement eacuteleveacute puisque ce mateacuteriel peut ecirctre utiliseacute

pour une bonne partie des manipulations en lien avec lrsquoeacutelectriciteacute (aussi bien dans le

cours de deuxiegraveme que pour les cours du second degreacute) De plus il est possible de

trouver des pistes pour que les deacutepenses soient moindres par exemple faire des

groupes drsquoeacutelegraveves plus grands opter pour un moyen drsquoalimentation moins cher

demander aux eacutelegraveves de prendre un adaptateur de chez eux travailler les montages

hors tension hellip Enfin cela deacutependra de la politique de lrsquoeacutecole mais il est eacutegalement

possible que les eacutelegraveves rachegravetent leur montage plaquette composants srsquoils deacutesirent les

reprendre chez eux et peut-ecirctre susciter un inteacuterecirct pour lrsquoeacutelectronique

42

Conclusion

Dans ce travail jrsquoai essayeacute de montrer qursquoil est possible de dispenser lrsquoUAA1 de

physique laquo Electriciteacute raquo de lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition avec le nouveau

processus de deacuteveloppement laquo transfeacuterer raquo ayant pour sujet lrsquoutilisation de capteur

dans des circuits eacutelectriques Pour ce faire jrsquoutilise un projet la construction drsquoun circuit

eacutelectronique drsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence et agrave deacutetecteur de chaleur et ce de

maniegravere agrave ce que sa reacutealisation soit la plus simple possible agrave partir de connaissances

eacuteleacutementaires en eacutelectriciteacute

Les reacutesultats obtenus lors du sondage reacutealiseacute dans le cadre de ce TFE dont le but

eacutetait drsquoillustrer la motivation des eacutelegraveves face agrave un tel projet confirment que les eacutelegraveves

sont demandeurs de tels projets pour les accompagner dans leur apprentissage cela

est ducirc agrave la part de concret et de pratique qursquoapporte ce genre de projet De plus

lrsquoentiegravereteacute du fonctionnement des circuits est deacutecrite et il devrait ecirctre possible de les

reacutealiser facilement une fois tout le mateacuteriel reacutecupeacutereacute et appreacutehendeacute Des conseils pour

mettre en place ce projet sont eacutegalement preacutesenteacutes que ce soit pour

lrsquoaccompagnement du cours mais eacutegalement pour la budgeacutetisation du projet

Les inteacuterecircts drsquoun tel projet sont drsquoune part de mettre les eacutelegraveves sur un projet

sur la dureacutee de tout le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute afin de les motiver et de donner du sens aux

activiteacutes drsquoautre part ce projet reacutepond aux nouvelles demandes des programmes agrave

savoir aborder lrsquoeacutelectriciteacute en troisiegraveme geacuteneacuteral et deacutevelopper le nouveau processus de

transfert sur les capteurs

Cependant bien que ce projet soit par choix conccedilu drsquoun point de vue qualitatif

il faudra aborder eacutegalement la matiegravere de maniegravere quantitative Degraves lors celui-ci ne

reacutepond pas agrave toutes les attentes du programme Il en va de mecircme pour la partie sur

lrsquoeacutenergie et la puissance Il faudra donc comme je le conseille dans la partie laquo pistes

didactiques raquo accompagner ce projet drsquoun cours qui reprend cette partie quantitative

43

Pour des futures recherches des ameacuteliorations pourraient ecirctre apporteacutees par

exemple on peut adapter ces circuits agrave la matiegravere de cinquiegraveme sur les condensateurs

en les rajoutant dans les circuits afin drsquoobtenir une alarme qui sonne plus longtemps

lorsque le capteur est enclencheacute Un troisiegraveme capteur que jrsquoestime simple agrave manipuler

une photodiode pourrait ecirctre rajouteacutee dans un circuit pour deacutevelopper le processus de

transfert chez les eacutelegraveves Enfin il est inteacuteressant de recueillir les avis drsquoenseignants sur

les difficulteacutes de monter faire vivre et construire un tel projet en classe

44

Sitographie

laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo dans Supercondensateur ce nrsquoest pas

une batterie la charge est ultra rapide [en ligne]

httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques

(page consulteacutee le 19012017)

laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en

ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (page consulteacutee le 19012017)

laquo Buzer actif ou passif raquo dans ABC Electronique [en ligne]

httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le

19012017)

laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne]

httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

TKIM laquo How to mage a laser alarm security circuit on breadboard raquo dans Youtube [en ligne]

httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s (page

consulteacutee le 14032017)

laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en

ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne]

httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-

saturation (page consulteacutee le 20012017)

laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne]

httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-

luminosite (page consulteacutee le 19012017)

laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne]

httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le

12052017)

laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-

collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

laquo Transistors raquo dans Sparkfun start something [en ligne]

httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017)

laquo TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls raquo

dans Youtube [en ligne] httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-

QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs (page consulteacutee le 19012017)

42

Conclusion

Dans ce travail jrsquoai essayeacute de montrer qursquoil est possible de dispenser lrsquoUAA1 de

physique laquo Electriciteacute raquo de lrsquoenseignement geacuteneacuteral de transition avec le nouveau

processus de deacuteveloppement laquo transfeacuterer raquo ayant pour sujet lrsquoutilisation de capteur

dans des circuits eacutelectriques Pour ce faire jrsquoutilise un projet la construction drsquoun circuit

eacutelectronique drsquoalarme agrave deacutetecteur de preacutesence et agrave deacutetecteur de chaleur et ce de

maniegravere agrave ce que sa reacutealisation soit la plus simple possible agrave partir de connaissances

eacuteleacutementaires en eacutelectriciteacute

Les reacutesultats obtenus lors du sondage reacutealiseacute dans le cadre de ce TFE dont le but

eacutetait drsquoillustrer la motivation des eacutelegraveves face agrave un tel projet confirment que les eacutelegraveves

sont demandeurs de tels projets pour les accompagner dans leur apprentissage cela

est ducirc agrave la part de concret et de pratique qursquoapporte ce genre de projet De plus

lrsquoentiegravereteacute du fonctionnement des circuits est deacutecrite et il devrait ecirctre possible de les

reacutealiser facilement une fois tout le mateacuteriel reacutecupeacutereacute et appreacutehendeacute Des conseils pour

mettre en place ce projet sont eacutegalement preacutesenteacutes que ce soit pour

lrsquoaccompagnement du cours mais eacutegalement pour la budgeacutetisation du projet

Les inteacuterecircts drsquoun tel projet sont drsquoune part de mettre les eacutelegraveves sur un projet

sur la dureacutee de tout le cours sur lrsquoeacutelectriciteacute afin de les motiver et de donner du sens aux

activiteacutes drsquoautre part ce projet reacutepond aux nouvelles demandes des programmes agrave

savoir aborder lrsquoeacutelectriciteacute en troisiegraveme geacuteneacuteral et deacutevelopper le nouveau processus de

transfert sur les capteurs

Cependant bien que ce projet soit par choix conccedilu drsquoun point de vue qualitatif

il faudra aborder eacutegalement la matiegravere de maniegravere quantitative Degraves lors celui-ci ne

reacutepond pas agrave toutes les attentes du programme Il en va de mecircme pour la partie sur

lrsquoeacutenergie et la puissance Il faudra donc comme je le conseille dans la partie laquo pistes

didactiques raquo accompagner ce projet drsquoun cours qui reprend cette partie quantitative

43

Pour des futures recherches des ameacuteliorations pourraient ecirctre apporteacutees par

exemple on peut adapter ces circuits agrave la matiegravere de cinquiegraveme sur les condensateurs

en les rajoutant dans les circuits afin drsquoobtenir une alarme qui sonne plus longtemps

lorsque le capteur est enclencheacute Un troisiegraveme capteur que jrsquoestime simple agrave manipuler

une photodiode pourrait ecirctre rajouteacutee dans un circuit pour deacutevelopper le processus de

transfert chez les eacutelegraveves Enfin il est inteacuteressant de recueillir les avis drsquoenseignants sur

les difficulteacutes de monter faire vivre et construire un tel projet en classe

44

Sitographie

laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo dans Supercondensateur ce nrsquoest pas

une batterie la charge est ultra rapide [en ligne]

httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques

(page consulteacutee le 19012017)

laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en

ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (page consulteacutee le 19012017)

laquo Buzer actif ou passif raquo dans ABC Electronique [en ligne]

httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le

19012017)

laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne]

httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

TKIM laquo How to mage a laser alarm security circuit on breadboard raquo dans Youtube [en ligne]

httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s (page

consulteacutee le 14032017)

laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en

ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne]

httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-

saturation (page consulteacutee le 20012017)

laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne]

httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-

luminosite (page consulteacutee le 19012017)

laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne]

httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le

12052017)

laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-

collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

laquo Transistors raquo dans Sparkfun start something [en ligne]

httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017)

laquo TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls raquo

dans Youtube [en ligne] httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-

QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs (page consulteacutee le 19012017)

43

Pour des futures recherches des ameacuteliorations pourraient ecirctre apporteacutees par

exemple on peut adapter ces circuits agrave la matiegravere de cinquiegraveme sur les condensateurs

en les rajoutant dans les circuits afin drsquoobtenir une alarme qui sonne plus longtemps

lorsque le capteur est enclencheacute Un troisiegraveme capteur que jrsquoestime simple agrave manipuler

une photodiode pourrait ecirctre rajouteacutee dans un circuit pour deacutevelopper le processus de

transfert chez les eacutelegraveves Enfin il est inteacuteressant de recueillir les avis drsquoenseignants sur

les difficulteacutes de monter faire vivre et construire un tel projet en classe

44

Sitographie

laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo dans Supercondensateur ce nrsquoest pas

une batterie la charge est ultra rapide [en ligne]

httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques

(page consulteacutee le 19012017)

laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en

ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (page consulteacutee le 19012017)

laquo Buzer actif ou passif raquo dans ABC Electronique [en ligne]

httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le

19012017)

laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne]

httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

TKIM laquo How to mage a laser alarm security circuit on breadboard raquo dans Youtube [en ligne]

httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s (page

consulteacutee le 14032017)

laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en

ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne]

httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-

saturation (page consulteacutee le 20012017)

laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne]

httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-

luminosite (page consulteacutee le 19012017)

laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne]

httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le

12052017)

laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-

collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

laquo Transistors raquo dans Sparkfun start something [en ligne]

httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017)

laquo TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls raquo

dans Youtube [en ligne] httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-

QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs (page consulteacutee le 19012017)

44

Sitographie

laquo Breadboard et simulateurs de circuits eacutelectroniques raquo dans Supercondensateur ce nrsquoest pas

une batterie la charge est ultra rapide [en ligne]

httpwwwsupercondensateurcombreadboard-et-simulateurs-de-circuits-electroniques

(page consulteacutee le 19012017)

laquo Breadboard usage raquo dans PJRC Electronic Projetcs Components Available Worldwide [en

ligne] httpswwwpjrccomteensytutorial2html (page consulteacutee le 19012017)

laquo Buzer actif ou passif raquo dans ABC Electronique [en ligne]

httpswwwabcelectroniquecomforumshowthreadphpp=428401 (page consulteacutee le

19012017)

laquo Cours sur les reacutesistances raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en ligne]

httpwwwelektroniquefrcoursresistanceresistancephp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Essais drsquoune photoreacutesistance raquo pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM34RM34e01html (page consulteacutee le 29052017)

TKIM laquo How to mage a laser alarm security circuit on breadboard raquo dans Youtube [en ligne]

httpswwwyoutubecomwatchv=kiuVNtm59jEampfeature=youtubeampt=3m9s (page

consulteacutee le 14032017)

laquo La photoreacutesistance raquo dans pagesperso-orange [en ligne] httpf5zvpagesperso-

orangefrRADIORMRM24RM24BRM24B10html (page consulteacutee le 19012017)

laquo LED ndash Diode Electro-Luminescente raquo dans Elektronique cours et montage eacutelectronique [en

ligne] httpwwwelektroniquefrcourscomposant-ledphp (page consulteacutee le 19012017)

laquo Le transistor en reacutegime de saturation raquo dans Openclassrooms [en ligne]

httpsopenclassroomscomcoursesl-electronique-de-zerole-transistor-en-regime-de-

saturation (page consulteacutee le 20012017)

laquo Piloter une LED avec une photoreacutesistance selon la luminositeacute raquo dans World of GZ [en ligne]

httpswwwworldofgzcomelectroniquearduinoallumer-une-led-en-fonction-de-la-

luminosite (page consulteacutee le 19012017)

laquo Schematic Circuit Symbols raquo dans The wiring diagram [en ligne]

httpchampionedinfoschematicschematic-circuit-symbolshtml (page consulteacutee le

12052017)

laquo Symboles normaliseacutes raquo dans Physique Chimie Collegefr [en ligne] httpphysique-chimie-

collegefrdefinitions-fiches-sciencesymboles-normalises (page consulteacutee le 12052017)

laquo Transistors raquo dans Sparkfun start something [en ligne]

httpslearnsparkfuncomtutorialstransistors (page consulteacutee le 14052017)

laquo TRONIK AVENTUR 8 ndash Plaque essai protoboard ndash Breadboard electronique pour les nuls raquo

dans Youtube [en ligne] httpswwwyoutubecomwatchlist=Plu-

QLFNiuxva1LY5CyBa7UJBZklh5bi_Gampv=gPXIPs53Wfs (page consulteacutee le 19012017)

45

Bibliographie Enseignement catholique secondaire laquo Programme Sciences 1e degreacute 1A et 2e

commune humaniteacutes geacuteneacuterales et technologiques D20007363012 raquo

NEGRE N et PORTELLI B laquo Thermistance CTN raquo 2p

(httppinetrouvierefreefrdocuments1ELNTLthermistance_CTNpdf)

46

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Annexes I Fiche technique de la plaque dexpeacuterimentation 48

II Fiche technique de lalimentation pour la plaque dexpeacuterimentation 50

III Fiche technique du buzzer actif 52

IV Fiche technique de la LED 53

V Fiche technique des reacutesistances 62

VI Fiche technique de la photoreacutesistance 65

VII Fiche technique de la thermistance 70

VIII Fiche technique du transistor 73

IX Deacutetails des diffeacuterents budgets 78

X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee 79

XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee 80

XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires 81

XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires 83

48

I Fiche technique de la plaque drsquoexpeacuterimentation

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II Fiche technique de lrsquoalimentation pour plaquette

drsquoexpeacuterimentation

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III Fiche technique du buzzer passif

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IV Fiche technique de la LED

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V Fiche technique des reacutesistances

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VII Fiche technique de la thermistance

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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Annexes I Fiche technique de la plaque dexpeacuterimentation 48

II Fiche technique de lalimentation pour la plaque dexpeacuterimentation 50

III Fiche technique du buzzer actif 52

IV Fiche technique de la LED 53

V Fiche technique des reacutesistances 62

VI Fiche technique de la photoreacutesistance 65

VII Fiche technique de la thermistance 70

VIII Fiche technique du transistor 73

IX Deacutetails des diffeacuterents budgets 78

X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee 79

XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee 80

XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires 81

XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires 83

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I Fiche technique de la plaque drsquoexpeacuterimentation

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II Fiche technique de lrsquoalimentation pour plaquette

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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Annexes I Fiche technique de la plaque dexpeacuterimentation 48

II Fiche technique de lalimentation pour la plaque dexpeacuterimentation 50

III Fiche technique du buzzer actif 52

IV Fiche technique de la LED 53

V Fiche technique des reacutesistances 62

VI Fiche technique de la photoreacutesistance 65

VII Fiche technique de la thermistance 70

VIII Fiche technique du transistor 73

IX Deacutetails des diffeacuterents budgets 78

X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee 79

XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee 80

XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires 81

XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires 83

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I Fiche technique de la plaque drsquoexpeacuterimentation

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II Fiche technique de lrsquoalimentation pour plaquette

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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I Fiche technique de la plaque drsquoexpeacuterimentation

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II Fiche technique de lrsquoalimentation pour plaquette

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III Fiche technique du buzzer passif

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

81

XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

82

83

XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

84

85

86

70

VII Fiche technique de la thermistance

71

72

73

VIII Fiche technique du transistor

74

75

76

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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VIII Fiche technique du transistor

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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VIII Fiche technique du transistor

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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VIII Fiche technique du transistor

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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IX Deacutetails des diffeacuterents budgets

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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X Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de deuxiegraveme anneacutee

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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XI Questionnaire preacutesenteacute aux eacutelegraveves de troisiegraveme anneacutee

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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XII Reacutesultats des reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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XIII Exemples de reacuteponses aux questionnaires

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