Aimants : champs magnétiques et pôles magnétiques

Niveaux : Cycle 4, lycée

Nombre de séances : 1

Dans ce parcours pédagogique sur les aimants, adapté aux classes du CE2 à la quatrième, les élèves utilisent les ressources de BrainPOP pour définir, décrire et dessiner des lignes de champs magnétiques autour d’une simple barre aimantée. Les élèves décriront aussi l’interaction entre des pôles magnétiques identiques et opposés, et dessineront les champs mélangés créés quand des pôles identiques ou opposés interagissent.

Objectifs :

  1. Définir, décrire et dessiner des lignes de champs magnétiques autour d'un seul aimant.
  2. Décrire l'interaction entre des pôles magnétiques identiques et opposés.
  3. Dessiner les champs mélangés créés quand des pôles identiques ou opposés interagissent.

Matériel :

  • 2 barres aimantées (pour chaque groupe d'élèves)
  • Salière de limaille de fer (pour chaque groupe d'élèves)
  • Papier sulfurisé (pour chaque groupe d'élèves)
  • Cahier (pour noter les résultats)
  • Crayons
  • Dossier kraft (pour chaque groupe d'élèves)

Vocabulaire :

magnétisme, champ magnétique, lignes de champ magnétique, pôles magnétiques

Préparation :

Diviser la classe de telle sorte que les élèves travaillent en groupes de 2 ou 3. Rassembler et organiser tout le matériel nécessaire pour l'expérience. Visionner à l'avance les films BrainPOP « Aimants » et « Électroaimants » pour déterminer les moments de pause, de réflexion et de discussion avec les élèves pendant que vous visionnerez ces films en classe.

Déroulement de la leçon :

  1. Séance : (1h45)

    Situation déclenchante : (5 min – classe entière)

    Présenter l’expérience décrite ci-dessous et demander aux élèves : À votre avis que va-t-il se passer ?

    Hypothèses : (10 min – individuel)

    Les élèves émettent des hypothèses sur ce qui devrait se produire en argumentant et en faisant un schéma.

    Investigation : (30 minutes)

    Les élèves font l’expérience suivante :

    1. Demander aux élèves de placer un dossier kraft sur leur bureau ou leur table, puis de placer une barre aimantée au centre du dossier.

    2. Placer un bout de papier sulfurisé au-dessus de l'aimant.

    3. Demander aux élèves de saupoudrer de limaille de fer tout l'aimant (ils peuvent avoir besoin de tapoter doucement le papier sulfurisé avec leur doigt pour mieux voir les lignes de champ magnétique).

    4. Demander aux élèves de dessiner ce qu'ils voient dans leurs cahiers d’expériences et d’observations.

    5. Poser aux élèves les questions suivantes : « Est-ce que vos lignes de force sont plus grandes aux extrémités ou au milieu de l'aimant ? » (Réponse : aux extrémités) « Quelle hypothèse pouvez-vous faire sur la force du champ magnétique à cet endroit ? (Réponse : Le champ magnétique est le plus fort aux extrémités ou aux pôles. C'est là que les lignes sont concentrées et plus rapprochées les unes des autres.)

    6. Demander aux élèves de mettre la limaille de fer utilisée dans la salière ou à un endroit que vous indiquerez.

    7. Demander à présent aux élèves de placer deux barres aimantées sur le dossier kraft de telle sorte que les pôles Nord soient situés face-à-face et à 2,5 cm d'écart. Placer du papier sulfurisé au-dessus des aimants.

    8. Demander aux élèves de saupoudrer de limaille de fer tout le pôle Nord des deux aimants (ils peuvent avoir besoin de tapoter doucement le papier sulfurisé avec leur doigt pour mieux voir les lignes de champ magnétique).

    9. Demander aux élèves de dessiner ce qu'ils voient. Demander aux élèves si les aimants s'attirent ou se repoussent. (Réponse : Ils se repoussent) Comment le savez-vous ? (Réponse : Les lignes de champ magnétique se courbent en s'éloignant les unes des autres.)

    10. Demander aux élèves de mettre la limaille de fer utilisée dans la salière ou à un endroit que vous indiquerez.

    11. Répéter les étapes 7, 8 et 9 avec le pôle Nord d'un aimant en face du pôle Sud d'un second aimant.

    12. Demander aux élèves si ces aimants s'attirent ou se repoussent. (Réponse : S'attirent) Comment le savez-vous ? (Réponse : Les lignes de champ magnétique relient les deux pôles ensemble).

    13. Demander aux élèves de nettoyer leur bureau selon vos instructions.

    Analyse et validation : (20 min – classe entière)

    Les élèves partagent leurs observations et les analyses.

    Le maître diffuse le film BrainPOP sur les aimants pour éclairer leur réflexion.

    Structuration : (20 min – classe entière)

    Discuter du rôle que les aimants jouent dans notre société et pourquoi/comment ils sont importants pour nous.

    Discuter de la manière dont les pôles similaires et contraires interagissent (les pôles identiques se repoussent et les pôles opposés s'attirent).

    Réaliser une trace écrite avec un schéma explicatif.

    Consolidation : (20 min)

    Faire le Quiz « Aimants » de BrainPOP, individuellement.

    Le corriger en classe entière.

Extension Activities:

Regarder le film BrainPOP « Électroaimants ». Remplir un diagramme de Venn comparant et opposant les aimants permanents (ex : aimant utilisé dans cette activité) et les électroaimants.

Associé :

    Lié à:  Aimants, Boussole, Cycle 4, Electroaimants, Force, Induction électromagnétique, Mouvement et forces, Produits et industrie, Sciences de la Terre, Techno ingénierie, Technologie de l'énergie, lycée