Plan de Cours | Méthodologie Active | Champ Magnétique : Bobine

Hypothèses: Ce Plan de Cours Actif suppose : une durée de cours de 100 minutes, une étude préalable des élèves à la fois avec le Livre et le début du développement du Projet, et qu'une seule activité (parmi les trois suggérées) sera choisie pour être réalisée pendant le cours, car chaque activité est conçue pour occuper une grande partie du temps disponible.

Objectif

Durée: (5 - 10 minutes)

Cette phase des Objectifs est essentielle pour orienter l'attention des étudiant.e.s et des enseignant.e.s sur ce qui sera abordé en classe. En établissant clairement les objectifs, les étudiant.e.s peuvent mieux comprendre ce qu'on attend d'eux et comment appliquer leurs connaissances antérieures dans des situations concrètes. Cela permet également d'aligner les attentes et d'optimiser l'utilisation du temps de cours.

Objectif Utama:

1. Permettre aux étudiant.e.s de calculer le champ magnétique généré par des bobines, en utilisant les formules appropriées et en comprenant ses applications pratiques.

2. Développer la capacité à résoudre des problèmes impliquant le calcul des champs magnétiques, en se concentrant particulièrement sur les bobines et leurs variations.

Objectif Tambahan:

1. Éveiller la curiosité des étudiant.e.s sur l'utilisation des champs magnétiques dans les technologies du quotidien, comme les moteurs et les générateurs.

Introduction

Durée: (15 - 20 minutes)

La phase d'Introduction vise à capter l'intérêt des étudiant.e.s, en les incitant à relier leurs connaissances antérieures à des situations concrètes, facilitant ainsi la connexion entre théorie et pratique. À travers des situations problèmes, les étudiant.e.s sont amené.e.s à réfléchir de manière critique à l'utilisation des champs magnétiques. La contextualisation souligne l'importance d'étudier les bobines, en montrant des applications concrètes et des éléments intrigants qui suscitent leur intérêt.

Situation Basée sur un Problème

1. Imaginez que vous aidez à assembler un petit moteur électrique. Comment le champ magnétique généré par une bobine peut-il faire avancer ce moteur ?

2. Réfléchissez à un système de sécurité utilisant la technologie de lecteur de carte magnétique. Comment le principe des bobines pourrait-il détecter la présence de la carte et autoriser ou refuser l'accès ?

Contextualisation

Les bobines sont essentielles dans de nombreuses technologies modernes, des moteurs électriques aux systèmes de sécurité. Par exemple, les trains à grande vitesse utilisent des bobines pour la propulsion, générant des forces magnétiques qui les poussent. De plus, la technologie d'imagerie par résonance magnétique dans les hôpitaux repose largement sur l'utilisation de bobines pour créer des champs magnétiques complexes. Comprendre le fonctionnement des bobines n'est pas seulement crucial pour la physique, mais également pour l'innovation technologique et le développement de nouvelles applications.

Développement

Durée: (70 - 80 minutes)

La phase de Développement est pensée pour permettre aux étudiant.e.s d'appliquer de manière interactive et pratique les notions étudiées concernant les champs magnétiques et les bobines, consolidant ainsi leurs connaissances à travers des activités de résolution de problèmes, de créativité et de débrouillardise. En choisissant l'une des activités proposées, les étudiant.e.s ont la chance d'explorer en profondeur les concepts théoriques dans un cadre ludique et stimulant, favorisant ainsi l'apprentissage par la pratique et l'expérimentation.

Suggestions d'Activités

Il est recommandé de ne réaliser qu'une seule des activités suggérées

Activité 1 - Mystère Physique : Le Cas des Bobines Disparues

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Appliquer les connaissances théoriques sur les champs magnétiques et les bobines de façon pratique et contextualisée, en encourageant le travail d'équipe et le raisonnement logique.

- Description: Dans cette activité dynamique, les étudiant.e.s joueront le rôle de détectives qui doivent résoudre le mystère de la disparition de bobines dans un laboratoire de physique. Ils devront utiliser leurs connaissances sur les champs magnétiques et les bobines pour déchiffrer des indices, résoudre des énigmes et découvrir où sont cachées les bobines, simulant ainsi l'application pratique des concepts étudiés.

- Instructions:

• Diviser la classe en groupes de 5 élèves maximum.

• Présenter le scénario du mystère et distribuer les premiers indices, qui seront cachés dans différentes parties de la classe.

• Les groupes doivent utiliser les indices pour résoudre des énigmes, ce qui les mènera à des endroits où d'autres indices sont dissimulés.

• Chaque indice trouvé contient des informations sur un aspect du champ magnétique ou des bobines.

• À la fin, les groupes doivent compiler un rapport expliquant les concepts de champ magnétique utilisés pour résoudre le mystère.

Activité 2 - Construction d'un Moteur Électrique

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Comprendre de manière pratique comment le champ magnétique généré par une bobine peut créer du mouvement, renforçant ainsi les connaissances théoriques par des applications concrètes.

- Description: Les étudiant.e.s travailleront en groupes pour construire un petit moteur électrique en enroulant eux-mêmes des bobines et utilisant des aimants. L'objectif est de faire fonctionner le moteur en appliquant des connaissances théoriques sur les champs magnétiques pour générer un mouvement de rotation grâce à l'interaction entre le champ magnétique de la bobine et l'aimant.

- Instructions:

• Diviser les étudiants en groupes de 5 personnes maximum.

• Distribuer le matériel nécessaire : fil de cuivre émaillé, aimants, une pile, des trombones et une base en bois.

• Accompagner les étudiant.e.s dans l'enroulement du fil de cuivre autour d'un mandrin pour former une bobine, en connectant les deux extrémités à une pile.

• Placer l'aimant sur la base en bois et fixer la bobine près de l'aimant sans contact.

• Expliquer que le courant électrique dans la bobine génère un champ magnétique qui interagit avec le champ de l'aimant, produisant un mouvement de rotation.

• Le défi consiste à ajuster la bobine et l'aimant pour rendre le moteur fonctionnel.

Activité 3 - Le Grand Concours de Bobines

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Développer des compétences en ingénierie et en physique expérimentale en appliquant des connaissances théoriques dans un cadre pratique et compétitif pour stimuler l'apprentissage et l'innovation.

- Description: Dans ce concours, les groupes d'étude vont concevoir et construire la bobine la plus efficace en termes de champ magnétique généré, à l'aide d'un ensemble de matériaux fournis. Ils devront aussi relever des défis pratiques liés à l'utilisation du champ magnétique des bobines, comme déplacer des objets métalliques à distance.

- Instructions:

• Diviser les étudiant.e.s en groupes de 5 maximum.

• Fournir à chaque groupe le matériel pour construire une bobine : fil de cuivre, pile, trombones et une base en bois.

• Expliquer que l'objectif est de créer la bobine la plus efficace, capable de générer le champ magnétique le plus puissant.

• Organiser plusieurs défis pratiques, comme déplacer un trombone à une distance donnée en exploitant le champ magnétique de la bobine.

• Le groupe qui remportera le plus de défis sera déclaré vainqueur du concours.

Retour d'information

Durée: (10 - 15 minutes)

Cette phase vise à permettre aux étudiant.e.s d'exprimer les connaissances acquises durant les activités pratiques et à discuter de leurs expériences. Cette discussion aide à renforcer leur compréhension des concepts, favorise l'échange d'idées et de perspectives entre eux, et facilite ainsi l'évaluation de l'apprentissage tant pour les étudiant.e.s que pour l'enseignant.e.

Discussion en Groupe

À la fin des activités pratiques, regroupez tous les étudiant.e.s pour une discussion collective. Démarrez par une brève introduction : 'Maintenant que vous avez tous eu l'occasion d'explorer comment fonctionnent les bobines à travers des activités pratiques, partageons nos découvertes. Chaque groupe aura la possibilité de présenter ses résultats et ce qui les a le plus étonnés pendant les tâches.'

Questions Clés

1. Quels ont été les plus grands défis que votre groupe a rencontrés lors de la construction ou de l'utilisation des champs magnétiques des bobines ?

2. Comment les concepts théoriques concernant les champs magnétiques vous ont-ils aidé à résoudre les problèmes pratiques lors des activités ?

3. Y a-t-il une application concrète des champs magnétiques des bobines qui vous semble particulièrement intéressante ?

Conclusion

Durée: (5 - 10 minutes)

Cette phase a pour but de solidifier les connaissances acquises par les étudiant.e.s, en veillant à ce qu'ils aient une vision claire des concepts abordés. Elle vise aussi à souligner l'importance des études en physique pour comprendre et améliorer les technologies de tous les jours, et à stimuler la curiosité et l'engagement continu envers les sujets discutés.

Résumé

Pour conclure cette leçon, faisons un récapitulatif de ce que nous avons appris sur les champs magnétiques générés par les bobines. Nous avons exploré à la fois de manière théorique et pratique comment le courant électrique dans une bobine peut générer un champ magnétique et les applications de ce principe dans diverses technologies, telles que les moteurs électriques et les systèmes de sécurité.

Connexion avec la Théorie

La leçon d'aujourd'hui a été conçue pour relier la théorie à la pratique. À travers des activités telles que 'Mystère Physique', 'Construction d'un Moteur Électrique', et 'Le Grand Concours de Bobines', les étudiant.e.s ont pu voir les concepts étudiés en action, solidifiant leur compréhension théorique par des applications pratiques et l'expérimentation.

Clôture

Comprendre les champs magnétiques et leurs applications est crucial non seulement pour la physique, mais également pour les technologies que nous utilisons quotidiennement. La capacité de manipuler et de contrôler ces champs est essentielle pour de nombreuses innovations qui façonnent notre monde, des petits appareils électroniques jusqu'aux grandes machines industrielles. Cette connaissance est ainsi indispensable pour les futur.e.s ingénieur.e.s, scientifiques et innovateurs.