Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

i UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE NORMALE SUPERIEURE MEMOIRE DE FIN D’ETUDES PO

i UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE NORMALE SUPERIEURE MEMOIRE DE FIN D’ETUDES POUR L’OBTENTION DU CERTIFICAT D’APTITUDE PEDAGOGIQUE DE L’ECOLE NORMALE SUPERIEURE (CAPEN) DIDACTICIEL POUR L’ETUDE DE L’ELECTRICITE A LA MAISON Présenté par : RANAIVOARISOA Nandrianinjanahary Sedra Mampionina Soutenu le 22 Janvier 2016 MEMBRES DE JURY : Président : Dr RASOANAIVO René Yves Ph.D et Maître de conférences Juges : Dr RATOMPOMALALA Harinosy Maître de conférences Mme RAHARIJAONA Solomalala Parsonette Assistante Rapporteur : Dr RASOLONDRAMANITRA Henri Ph.D et Maître de conférences C.E.R PHYSIQUE-CHIMIE Année Universitaire: 2014- 2015 i REMERCIEMENTS Nous rendons tout d’abord grâces à DIEU, Tout-puissant, pour son amour éternel qu’il a fait preuve durant la réalisation de ce travail. Sans son aide, tout effort est vain. Nous adressons aussi nos vifs remerciements : A notre Président du Jury, Monsieur RASOANAIVO René Yves, Maître de conférences, qui a bien voulu présider cette soutenance. A nos Juges, Madame RATOMPOMALALA Harinosy, Maître de conférences et Madame RAHARIJAONA Solomalala Parsonette, Assistante, pour l’intérêt qu’elles ont porté à notre travail en acceptant de l’examiner et de l’enrichir par leurs propositions. Nous tenons également à exprimer notre profonde gratitude à Monsieur RASOLONDRAMANITRA Henri, Maître de conférences, qui nous a guidés tout au long de notre travail. Nous sommes reconnaissants pour la grande disponibilité dont il a fait preuve. Nous n’oublierons jamais de remercier tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire. En particulier nos parents qui nous ont soutenus pendant toute notre scolarité et tous les enseignants et les personnels administratifs de l’Ecole Normale Supérieure. ii TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS ................................................................................................................... i TABLE DES MATIERES ......................................................................................................... ii LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. iv LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... vi INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1 PREMIERE PARTIE : REPERE THEORIQUE ....................................................................... 4 I. LA TENSION DU SECTEUR ....................................................................................... 4 I.1 Historique ..................................................................................................................... 4 I.2 Source et production .................................................................................................... 4 I.3 Transport de l’énergie électrique .................................................................................. 6 II. INSTALLATION ELECTRIQUE DOMESTIQUE ...................................................... 7 II.1 Schéma électrique ........................................................................................................ 7 II.1.1 Schéma unifilaire .................................................................................................. 8 II.1.2 Schéma de position ............................................................................................... 8 II.2. Circuit électrique domestique ..................................................................................... 9 II.2.1 Schéma simplifié d’une installation électrique domestique ................................. 9 II.2.2 Montage du circuit électrique domestique ............................................................ 9 II.3 Appareils et matériels dans une installation électrique domestique ........................... 9 II.3.1 Compteur électrique............................................................................................ 10 II.3.2 Disjoncteur .......................................................................................................... 11 II.3.3. Fils de distribution ............................................................................................. 13 II.3.4 Prises électriques ................................................................................................ 16 III. RISQUES DE L’ELECTRICITE ................................................................................. 18 III.1 Risques pour les installations .................................................................................. 18 III.1.1 Surcharge ........................................................................................................... 18 III.1.2 Court-circuit ...................................................................................................... 19 III.2 Risques pour les personnes ..................................................................................... 19 iii III.2.1. Electrisation ...................................................................................................... 19 III.2.2 Effet du courant électrique sur un individu ....................................................... 21 IV. PROTECTIONS ........................................................................................................... 23 IV.1 Protection des installations ...................................................................................... 23 IV.1.1 Câbles électriques ............................................................................................. 23 IV.1.2 Prises électriques ............................................................................................... 24 IV.1.3 Fusibles ............................................................................................................. 25 IV.2 Protection des personnes ......................................................................................... 28 IV.2.1 Règles élémentaires de sécurité ........................................................................ 28 IV.2.2. Le couple « mise à la terre-protection différentielle » ..................................... 29 DEUXIEME PARTIE : ELABORATION ET EXPLOITATION DU DIDACTICIEL ......... 32 I. LOGICIEL UTILISE POUR LA CONCEPTION DU DIDACTICIEL ...................... 32 II. ORGANIGRAMME DES SEQUENCES D’APPRENTISSAGE ............................... 32 III. INTERETS DU DIDACTICIEL .................................................................................. 35 IV. SEQUENCES D’APPRENTISSAGE ......................................................................... 35 CONCLUSION ...................................................................................................................... 108 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 110 WEBOGRAPHIE ................................................................................................................... 110 iv LISTE DES FIGURES Figure 1: Centrale hydraulique ................................................................................................... 5 Figure 2: Centrale thermique ...................................................................................................... 5 Figure 3: Transport de l’énergie électrique ................................................................................ 6 Figure 4: Tension du secteur visualisée à l’oscilloscope ........................................................... 7 Figure 5: Exemple d’un schéma unifilaire ................................................................................. 8 Figure 6: Exemple d'un schéma de position ............................................................................... 8 Figure 7: Schéma simplifié d’une installation électrique domestique : cas d’une alimentation monophasée ................................................................................................................................ 9 Figure 8: Compteur électromécanique ..................................................................................... 10 Figure 9: Compteur électronique .............................................................................................. 11 Figure 10: Disjoncteur non différentiel d’intensité nominale 16 A. ........................................ 12 Figure 11: Disjoncteur différentiel sélectif. ............................................................................. 12 Figure 12: Câbles de distribution ............................................................................................. 14 Figure 13: Code des couleurs des fils ....................................................................................... 14 Figure 14: Tournevis testeur .................................................................................................... 15 Figure 15: Tournevis testeur en contact d’un fil de phase ....................................................... 15 Figure 16: Socle mural ............................................................................................................. 17 Figure 17: Fiche a broche cylindrique ...................................................................................... 17 Figure 18: Loi des nœuds ......................................................................................................... 18 Figure 19: Surcharge ................................................................................................................ 18 Figure 20: Court-circuit ............................................................................................................ 19 Figure 21: Electrisation issue d’un contact direct avec le fil neutre et le fil de phase ............. 20 Figure 22: Electrisation issue d’un contact avec le sol et un fil de phase ................................ 20 Figure 23: Electrisation issue d’un contact avec le sol et un appareil lui-même en contact avec le fil de phase ............................................................................................................................ 21 Figure 24: Résistance du corps humain en fonction de la tension appliquée et de l’état de la peau .......................................................................................................................................... 21 Figure 25: Personne électrocutée par l’intermédiaire de l’eau ................................................. 22 Figure 26: Brûlure suite d’une électrisation ............................................................................. 22 Figure 27: Câble endommagé .................................................................................................. 24 Figure 28: Câble se trouvant dans un endroit passant .............................................................. 24 Figure 29: Prise électrique endommagée ................................................................................. 25 Figure 30: Surcharge sur une prise électrique .......................................................................... 25 v Figure 31: Principe de fonctionnement d’un fusible ................................................................ 26 Figure 32: Fusibles avec leurs intensités nominales ................................................................ 26 Figure 33: Courbe de fusion des fusibles ................................................................................. 27 Figure 34: Interrupteur cassé .................................................................................................... 29 Figure 35: Fil de terre ............................................................................................................... 30 Figure 36: Personne protégée contre une électrocution par la mise à la terre ......................... 30 Figure 37: Interrupteur différentiel 30 mA............................................................................... 31 Figure 38: Les rubriques du didacticiel .................................................................................... 32 Figure 39: Organigramme des séquences d’apprentissage ...................................................... 33 Figure 40: Les thèmes d’étude de chaque module ................................................................... 34 vi LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Section de fil utilisée en fonction des longueurs et des intensités à transporter...16 Tableau 2 : Types de blessures provoquées par différentes intensités de courant…………...23 Tableau 3 : Comparaison des calibres des Disjoncteurs et fusibles à utiliser selon la section du conducteur du circuit à protéger………………………………………………………28 1 INTRODUCTION L’électricité joue un rôle central dans notre vie quotidienne. Nous l’utilisons dans de nombreux domaines tels que la communication (radio, télévision…), la santé (radiographie, écographie, appareils médicaux…), les loisirs (cinéma, éclairage de théâtre, instruments de musique…). Elle est très présente à la maison (appareils électroménagers, chauffage, éclairage, ventilateurs…), dans la rue (éclairage public, signalisation, …). Au XXIème siècle qui est l’ère du progrès, vivre sans électricité semble difficile, on ne peut s’en passer. Par ailleurs, l’étude de l’électricité occupe une place importante dans le domaine de l’éducation. A Madagascar, dès la classe de sixième, les élèves commencent à apprendre quelques notions de base sur l’électricité. Cela va s’élargir en classe de cinquième et quatrième. Pour la classe de troisième, la partie électricité traite quatre (4) chapitres à savoir les montages en série et en dérivation, les conducteurs ohmiques, la puissance et énergie électrique et enfin l’électricité à la maison. Il convient de noter que tout au long du collège, le programme des sciences physiques vise plusieurs objectifs. Il est souligné entre autres qu’à la sortie du collège, l’élève « doit être capable de faire preuve de maturité sur le plan du raisonnement dans tous les domaines ; adopter un comportement responsable vis-à-vis de l’environnement naturel et technique ». Actuellement, l’élève est entouré par un vaste environnement technique dans lequel figure en permanence l’électricité dans sa maison. Pour cela, être responsable vis-à-vis de l’électricité dans sa maison suppose que l’élève comprenne les phénomènes qui la concernent, qu’il arrive à expliquer son fonctionnement, les causes des éventuels dangers issus de l’électricité et surtout les prévenir. Or, en réalité, ce n’est pas cela que nous observons. Nous avons rencontré bon nombre d’élèves du secondaire du second cycle qui ne savent même pas les noms des différents appareils électriques (compteur, disjoncteur, fusibles…) installés dans leurs maisons. Certains élèves, en voyant les dégâts causés par l’électricité (incendie, brûlure, électrocution) la considèrent comme quelque chose de dangereux créant chez eux des traumatismes et réduisent leur motivation d’apprendre la matière. D’autres élèves par contre osent sans avoir le moindre souci jouer avec des délicats circuits électriques sans observer les règles minimales de sécurité. L’observation de ces faits nous amène à penser que les objectifs mis en place ne sont pas atteints. Des questions se posent alors à propos de tout cela. Est-ce dû à l’élève, ses motivations, ses façons d’apprendre ou bien à l’enseignant et ses méthodes ? En tant que futur enseignant, il nous semble absolument nécessaire d’apporter notre contribution à l’amélioration de l’enseignement de 2 l’électricité en classe de troisième, plus précisément sur le thème électricité à la maison. Pour cela, dans ce travail, nous essayons de répondre à la question suivante: « Comment doit-être enseignée l’électricité à la maison en classe de troisième afin de préparer l’élève à être responsable vis-à-vis de l’électricité dans son foyer? ». Quelques travaux réalisés dans le cadre des mémoires de fin d’étude au sein de l’ENS sont axés sur l’élaboration de didacticiels qui portent sur l’étude de la production de l’électricité comme la « Transformation de l’énergie thermique en énergie électrique: cas de la géothermie » (Faissoil, 2012), la « Transformation de l’énergie thermique en énergie électrique: cas d’une plaque solaire photovoltaïque » (Andriamarofarany, 2012 ). Ces deux travaux uploads/s3/ ranaivoarisoanandrianinjanaharysm-ens-m1-16.pdf