Transcript Relation de Steinhart-Hart

METTRE EN ŒUVRE UNE
DEMARCHE SCIENTIFIQUE
Pour montrer :
-une façon de mettre en œuvre une tâche complexe,
-une façon de former aux compétences de la démarche scientifique,
-les difficultés rencontrées par les élèves.
UN EXEMPLE…
SPECIALITE
THÈME 3 : LES MATÉRIAUX
DOMAINE D’ÉTUDE : CARACTÉRISTIQUES
ET PROPRIÉTÉS
MOTS CLÉS : LES SEMI-CONDUCTEURS
PROBLÉMATIQUE
Comment peut-on mesurer une température en utilisant une
thermistance ?
3 DOCUMENTS.
Doc 1 : Fiche technique des thermistance CTN utilisées dans
l’automobile
Doc 2 : Relation de Steinhart-Hart
Pour une plage limitée de température, la résistance d’une
thermistance CTN et sa température vérifient la relation de SteinhartHart :
1
1
R = R0 exp B(𝑇 − 𝑇0)
R0 valeur de la résistance à T = T0 ; B : indice de sensibilité ; T :
température en kelvin ; T0 = 298K
Autre expression de la relation de Steinhart-Hart :
1
1
𝑅
1
=
𝐿𝑛
+
𝑇
𝐵
𝑅0
𝑇
Doc 3 : Informations
 Les thermistances CTN et CTP sont des semi-conducteurs. Les
variations de leur résistance avec la température sont différentes de celle
d’un métal, comme le platine.
 Un conducteur est un matériau qui peut être le support d’un courant
électrique d’intensité I contrairement aux isolants électriques. Il est donc
aussi possible de mesurer à ses bornes une tension U = RI. Les semiconducteurs ont des propriétés intermédiaires entre celles des métaux et
celles des isolants.
Doc 4 :
Liste du matériel :
- un cristallisoir
- du sel
- de la glace
- un générateur 6-12V
- un multimètre
- un agitateur chauffant
- une thermistance 640-63471 - un ordinateur
- le logiciel open office
Notice de la thermistance:
S’APPROPRIER
LA PROBLÉMATIQUE
- Les élèves reformulent individuellement la problématique.
S’APPROPRIER
EXTRAIRE DES INFOS
o Ils vont très vite.
o Ils n’ont pas de méthodes.
o Ils extraient uniquement ce qu’ils comprennent.
o Ils oublient leurs connaissances.
o Ils ne vérifient pas l’utilité de l’info extraite.
ANALYSER
FORMULER UNE HYPOTHÈSE
- Les élèves par groupe de 2 formulent une hypothèse.
CR 1ére S
 Il semble que les comportements d’une CTN et d’une CTP
soient différents.
 Il semble que la valeur de la résistance d’une thermistance
ait un lien avec la température.
 On suppose qu’une thermistance permet de fabriquer un
thermomètre.
 Il semblerait que pour calculer la température il faille
mesurer la résistance et utiliser la relation de SteinhartHart.
Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance ?
APP
INFO
On suppose qu’il y a un lien entre
température et résistance.
Il semblerait qu’il faille mesurer la
résistance et utiliser la relation de
Steinhart-Hart.
ANA
ANALYSER
ELABORER UNE STRATÉGIE
- Les élèves réfléchissent, imaginent,
discutent … par groupe de 4.
- Les élèves rédigent individuellement
(COMMUNIQUER)
CR 2nde
Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance ?
APP
INFO
On suppose qu’il y a un lien entre
température et résistance.
Réalisation de
mesures de R à
différentes
températures
Il semblerait qu’il faille mesurer la
résistance et utiliser la relation de
Steinhart-Hart.
Réalisation de
mesures de R à
différentes
températures
ANA
ANA
REA
REALISER
- L’élève réalise son protocole.
- L’élève schématise. CR 2nde
(COMMUNIQUER)
- L’élève construit son tableau
de mesure.
(COMMUNIQUER)
Tableau de mesures
VALIDER
Chaque élève valide à l’aide des CR Tle S.
Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance ?
APP
INFO
On suppose qu’il y a un lien entre
température et résistance.
Il semblerait qu’il faille mesurer la
résistance et utiliser la relation de
Steinhart-Hart.
Réalisation de
mesures de R à
différentes
températures
Exploitation de la
relation de
Steinhart-Hart
Détermina
tion de la
relation
Validation de l’hypothèse
ANA
REA
VAL
Calcul du
coefficient
R/T
Tracé de R
= f(T)
Lecture
graphique
Réalisation de
mesures de R à
différentes
températures
ANA
VALIDER
VALIDER
VALIDER
Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance ?
APP
INFO
On suppose qu’il y a un lien entre
température et résistance.
Il semblerait qu’il faille mesurer la
résistance et utiliser la relation de
Steinhart-Hart.
Réalisation de
mesures de R à
différentes
températures
ANA
REA
Calcul du
coefficient
R/T
Tracé de R
= f(T)
Lecture
graphique
Réalisation de
mesures de R à
différentes
températures
ANA
Exploitation de la
relation de
Steinhart-Hart
Détermina
tion de la
relation
Validation de l’hypothèse
Réponse à la problématique
VAL
VALIDER
Pour montrer :
-une façon de mettre en œuvre une tâche complexe,
« Introduites dans le cadre du socle commun, les taches complexes mobilisent
ressources internes et externes » Doc Igen
-une façon de former aux compétences de la démarche scientifique,
Les critères de réussite…
-les difficultés rencontrées par les élèves.
Une stratégie d’enseignement
UN EXEMPLE…
S’approprier
APP
Extraire l'information utile sur des supports variés
Mobiliser ses connaissances
Identifier un problème, le formuler.
Analyser
ANA
Organiser et exploiter ses connaissances ou les informations extraites
Formuler une hypothèse
Construire les étapes d'une résolution d'un problème (série S)
Justifier ou proposer un protocole
Identifier les paramètres qui influencent un phénomène
Utiliser une analyse dimensionnelle pour prédire ou vérifier une hypothèse
Proposer un modèle
Évaluer des ordres de grandeurs
Réaliser
REA
Écrire un résultat de façon adaptée
Effectuer des procédures courantes: calculs littéraux ou numériques, tracer un graphique, faire un
schéma, placer une tangente sur un graphe, faire une analyse dimensionnelle…
Utiliser un modèle théorique
Valider
VAL
Faire preuve d'esprit critique
Discuter de la validité d'un résultat, d'une information, d'une hypothèse, d'une propriété, d'une loi, d'un
modèle…
Interpréter les résultats, les mesures, rechercher les sources d'erreur
Communiquer
COM
Rédiger une explication, une réponse, une argumentation ou une synthèse.
Décrire une observation, la démarche suivie …
Utiliser un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux (vocabulaire de la discipline, de la métrologie…).
Présenter les résultats de manière adaptée (unités, chiffres significatifs, incertitudes …)
Connaître
RCO
Restituer une connaissance