1s 14 notion de champ

FICHE 1
Fiche à destination des enseignants


1S 14
Notion de champ



|Type d'activité|Activité documentaire et expérimentale |
| |Notions et contenus |Compétences attendues |
| | | |
| | |Recueillir et exploiter des |
| |Exemples de champs scalaires |informations (météorologie, |
| |et vectoriels : |téléphone portable, etc.) sur |
| |pression, température, champ |un |
| |électrique, champ magnétique. |phénomène pour avoir une |
| | |première approche de la notion|
| |Champ magnétique : sources de |de champ. |
| |champ magnétique (aimant). | |
| | |Décrire le champ associé à des|
| | |propriétés physiques qui se |
| | |manifestent en un point de |
| | |l'espace. |
| | | |
| | |Pratiquer une démarche |
| | |expérimentale pour |
| | |cartographier un champ |
| | |magnétique |
|Commentaires |Socle commun de connaissances et de compétences |
|sur l'exercice | |
|proposé |[Pilier 3] |
| |Utiliser un graphique |
| | |
| |[Pilier 7] |
| |Rechercher l'information utile |





























FICHE 2
Fiche à destination des élèves
1S 14
Notion de champ

Activité A : Pression

Problématique 1

On souhaite mesurer la pression dans un aquarium rempli d'eau.

On s'intéresse à quelques points de l'espace en particuliers:












Matériel disponible
Manomètre équipé d'un tuyau en plastique
Capsule manométrique

Résultats des mesures

PA = PB =
PC =

PD = PE =
PF = PG =

Question 1

Comparer les mesures obtenues. Quelle remarque peut-on faire ?

Question 2

Quelle hypothèse peut-on émettre ?

Question 3

La pression a déjà été étudiée en classe de Seconde dans le thème « La
pratique du sport ». Les résultats obtenus sont-ils en accord avec ce qui a
été étudié en seconde ? Justifier la réponse.

Question 4

Mesurer la pression en un point du liquide à l'aide de la capsule
manométrique.
Quand on se place en un point donné de l'aquarium, la mesure est-elle
modifiée lorsque l'on change l'orientation du capteur ?

Nous pouvons déterminer la pression en n'importe quel point de l'aquarium.
Nous connaissons donc le champ de pression de l'aquarium.
Question 5


Parmi les propositions ci-dessous, quelle phrase est la mieux adaptée pour
expliquer la notion de « champ de pression » ?

? A. Connaître un champ de pression, c'est savoir s'il va pleuvoir.

? B. Connaître un champ de pression, c'est connaître la valeur de P en
chacun des points de
l'espace.

? C. Connaître un champ de pression suffit à prévoir la profondeur
maximale qu'un plongeur
en apnée peut atteindre.

? D. Un champ de pression est une quantité d'eau dans laquelle on peut
mesurer la pression
avec un manomètre.
















































Activité B : Température

Problématique 2

On souhaite mesurer la température dans la salle de classe.

Question 1

On souhaite mesurer la température dans la salle de classe. Comment
procéder ? A quelle difficulté risque-t-on d'être confronté ?


Question 2

Afin de réaliser un bilan énergétique de la classe, un technicien s'est
déplacé et a relevé les températures suivantes :
- Près de la fenêtre : 20,0°C
- Près de la porte : 20,5°C
- Près du radiateur : 22,0°C
- Au sol : 19,5°C
- Au plafond : 21,0°C
Le technicien doit remettre un compte rendu de ces mesures.
Réfléchir à la forme la plus adaptée de ce compte rendu et le réaliser.


Question 3

En un même point de la salle, la mesure est-elle modifiée lorsque l'on
change l'orientation du thermomètre ?



Question 4

Sur le site internet de Météo France, on peut voir chaque jour la carte de
la France avec des températures en différents lieux.

|Une carte météo nous donne un |
|aperçu du champ de température en |
|France. |

Parmi les propositions ci-dessous, quelle phrase est la mieux adaptée à la
notion de champ de température ?

[pic]
? A. Un champ de température est un pré sur lequel on peut mesurer la
température avec un
thermomètre.

? B. Connaître un champ de température, c'est connaître la température en
chacun des points
de l'espace.

? C. Connaître un champ de température, c'est savoir s'il fera beau
demain.

Activité C : Champ électrique

Document 1
Antenne relais
L'utilisation des téléphones portables est rendue possible grâce aux
antennes relais disposées sur les bâtiments. Celles-ci créent un champ
électrique autour d'elles.
[pic]

Question 1

Quel est votre réflexe lorsque, voulant téléphoner, vous « n'avez pas de
réseau » ?

Question 2

A l'aide du document 1, formulez une hypothèse qui justifie le réflexe que
vous mentionnez.


Document 2
Réseau Wi-Fi
Un réseau Wi-Fi permet de relier sans fil plusieurs appareils
informatiques. Ces liaisons s'effectuent grâce à un champ électrique émis
par une antenne. On donne ci-dessous le graphique représentant l'amplitude
du champ électrique émis par une antenne Wi-Fi en fonction de la distance à
l'antenne.
[pic]
Source : Agence Nationale des Fréquences - Guide technique -
Modélisation des sites radioélectriques et des périmètres de sécurité pour
le public


Document 3
Dessin d'un salon possédant une antenne Wi-Fi
[pic]


Question 3


Sachant que l'échelle du dessin ci-dessus est de 1cm ? 25 cm , préciser
les distances :


Antenne - point A :


Antenne - point B :


Antenne - point C :


Question 4


A l'aide du graphique, déterminer les valeurs du champ électrique aux
points A, B et C (préciser l'unité). E(A) = E(B) =
E(C) =


Question 5

Placer les valeurs du champ électrique aux points A, B et C sur le dessin.

Question 6


Quelle phrase semble la mieux adaptée à la notion de champ électrique ?

? A. Connaître un champ électrique, c'est avoir une « box » avec Wi-Fi.

? B. Un champ électrique est une tension permettant de téléphoner.

? C. Un champ électrique, c'est l'antenne que l'on place sur les toits
d'immeuble ou dans
son salon.

? D. Connaître un champ électrique, c'est connaître sa valeur en chacun
des points de
l'espace.
Activité D : Champ magnétique

On sait qu'un aimant exerce une action sur les objets possédant des
propriétés magnétiques tels que les objets contenant du fer. Un aimant
exerce de façon permanente un champ magnétique autour de lui : en chaque
point de l'espace, il existe une valeur du champ magnétique. Le champ
magnétique se note B et s'exprime en tesla (T).

A] Premières mesures

Matériel disponible : Aimant et teslamètre

Question 1

Mesurer le champ magnétique en différents points de l'espace autour de
l'aimant et noter ci-dessous les valeurs trouvées :


Question 2

Le champ B créé par un aimant est-il uniforme (valeur constante de B) ?


Question 3

Choisir un point particulier de l'espace et relever la valeur de B :
Sans déplacer le teslamètre, tourner celui-ci autour de son axe et noter
les observations faites :


B] « Garder le cap »

Aimant et aiguille aimantée

La valeur de B dépend de l'orientation du teslamètre. Pour un même point de
l'espace, il existe une direction dans laquelle le champ B est maximal. On
utilise des aiguilles aimantées permettant de matérialiser cette direction.


Comme toute grandeur caractérisée par une direction, le champ magnétique
est un vecteur

Matériel disponible : Feuille blanche format A4, Aimant et aiguille
aimantée.

Question 4

Réaliser la manipulation d'après les consignes suivantes :

- Positionner l'aimant au centre de la feuille.
- Placer 3 points A, B et C comme représenté sur le dessin ci-dessus.
- Placer l'aiguille aimantée sur le point A. Déplacer l'aiguille dans la
direction qu'elle indique.
Faire de petits déplacements en notant régulièrement la position de
l'aiguille sur la feuille.
- Relier les différentes positions pour faire apparaître la trajectoire
suivie par l'aiguille.
- Réaliser le même travail en partant des points B et C.

Les lignes ainsi tracées constituent les lignes du champ magnétique B crée
par l'aimant. En positionnant plusieurs aiguilles autour d'un aimant, on
matérialise ces lignes de champs.



Questi