LES CIRCUITS ELECTRIQUES

les circuits électriques

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Question 1

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Les appareils électriques :

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Fonctionnent tous avec des piles

Fonctionnent tous en se branchant à une prise de courant

Sont tous reliés à un réservoir d'énergie électrique

Bonne réponse !

SUIVANT

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Question 2

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L'air

Quel est le meilleur matériau conducteur ?

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Le fer

L'eau

Le plastique

Bonne réponse !

SUIVANT

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Question 3

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L'air

Quel est le meilleur matériau isolant ?

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Le fer

L'eau

Le plastique

Bonne réponse !

SUIVANT

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Question 4

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Quel appareil fournit de l'énergie électrique ?

Un moteur

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Un générateur

Un fusible

Bonne réponse !

SUIVANT

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Question 5

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Est-ce dangereux de court-circuiter un générateur ?

Oui

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Non

Bonne réponse !

SUIVANT

I. introduction

qu'est-ce qu'un courant électrique ?

On appelle courant électrique le déplacement de particules chargées négativement (les électrons) au sein d’un matériau conducteur.

Les matériaux qualifiés de « bons conducteurs » sont facilement traversés par le courant électrique car ils possèdent beaucoup d'électrons libres.

un peu d'histoire...

1879

Edinson

1752

B. Franklin

1800

A. Volta

-600

Thales

av. J-C

1822

P. Barlow

1838

S. Morse

1820

A.M. Ampère

1785

C. Coulomb

16OO

W. Gilbert

II. les circuits simples

1. définition

Un circuit électrique est une succession de dipôles reliés entre eux par des fils de connexion. Ces dipôles possèdent 2 bornes par lesquels le courant entre et sort.

Pour que le courant circule, il faut que le circuit soit fermé : tous les composants doivent être reliés et former une boucle.

Un circuit électrique doit être composé au minimum d'un générateur qui fournit de l'électricité, d'un récepteur qui l'utilise et de fils de connexion. Il peut aussi comprendre un interrupteur qui ouvre ou ferme le circuit.

2. les dipoles d'un circuit simple et leurs symboles

3. la schématisation

Sens conventionnel du courant(du + vers le - du générateur)

Fiche Méthode

Schématise le circuit ci-dessus. Représente le sens du courant par des flèches.

exercice

Lesquels de ces schémas sont corrects ?

Clique sur les schémas pour voir la réponse.

III. les montages électriques

1. montage en série

Les circuits en série ne comportent qu’une seule boucle. Les dipôles sont branchés les uns à la suite des autres. Leurs fonctionnements sont liés.

Schématiser ce montage

2. montage en dérivation

Les circuits en dérivation comportent plusieurs boucles. Les dipôles sont branchés les uns aux bornes des autres. Leurs fonctionnements sont indépendants.

Schématiser ce montage

vocabulaire

expérienceS : ASSOCIATION DE PLUSIEURS LAMPES

Expérience 1 : Association de plusieurs lampes en sérieBrancher une lampe avec un générateur, puis ajouter une 2e lampe en série.

Expérience 2 : Association de plusieurs lampes en dérivation Brancher une lampe avec un générateur, puis ajouter une 2e lampe en dérivation.

expérienceS : INVERSION DES DIPÔLES

Expérience 3 : Inversion des dipôles en sérieBrancher une lampe avec un générateur, ajouter un petit moteur en série. Inverser les dipôles.

Expérience 4 : Inversion des dipôles en dérivationBrancher une lampe avec un générateur, ajouter un petit moteur en dérivation. Inverser les dipôles.

expérienceS : PANNE D'UN DIPÔLE

Expérience 6 : Panne d'un dipôle en dérivationBrancher deux lampes en dérivation avec un générateur. Dévisser une ampoule pour simuler une panne

Expérience 5 : Panne d'un dipôle en sérieBrancher deux lampes en série avec un générateur. Dévisser une ampoule pour simuler une panne.

3. propriétés

Dans un circuit en série :

• le nombre de dipôles a une influence sur leur fonctionnement.

(exemple : plus on ajoute de lampes et moins les lampes brillent fortement)

• une panne empêche les autres dipôles de fonctionner.

(exemple : lorsque l’on dévisse une lampe, les autres lampes s’éteignent également)

• l’ordre de connexion des dipôles n’a pas d’importance.

3. propriétés

Dans un circuit en dérivation :

• L'ordre et le nombre de dipôles n'ont pas d'importance.

(exemple : quand on ajoute des lampes, l’éclat reste le même)

• Une panne n'a pas d'influence sur le fonctionnement des autres dipôles.

(exemple : lorsque l’on dévisse une lampe, les autres lampes branchées en dérivation continuent de briller)

Remarque : Une installation électrique de maison est constituée d’appareils montés en dérivation.

Iv. les dangers

1. les court-circuits

On parle de court-circuit lorsque les deux bornes d'un dipôle sont reliées par un fil conducteur.

En cas de court-circuit d’un générateur, le courant va de la borne (+) à la borne (-) sans rencontrer de dipôle récepteur. Le courant devient alors si intense qu'il peut provoquer un incendie.

expériences

Expérience 8 : Court-circuit dans un montage en dérivationBrancher une lampe avec un générateur, puis ajouter une 2e lampe en dérivation.Court-circuiter l'une des deux lampes.

Expérience 7 : Court-circuit dans un montage en sérieBrancher une lampe avec un générateur, puis ajouter une 2e lampe en série. Court-circuiter l'une des deux lampes.

interprétation

conclusion

En dérivation, si l'un des dipôles est court‐circuité, tous le sont (y compris le générateur).

Pour se protéger des court-circuits, on peut utiliser un fusible ou un disjoncteur. Ils permettent d'ouvrir le circuit lorsque le courant devient trop intense.

2. les dangers pour l'homme

Etude de documents

1. Dans un tableau, classe les installations électriques en deux catégories : présentant un danger électrique / sans danger électrique. 2. Un cache-prise peut-il être en métal ? Pourquoi ? 3. Le risque électrique est-il le même en conditions sèches et mouillées ? Pourquoi ?

consignes de sécurité

Fais une liste des précautions à prendre pour éviter tout accident électrique.

conclusion

Le corps humain conduit l'électricité (d'autant plus si il est mouillé). Si un courant électrique le traverse, cela peut entrainer de graves blessures (électrisation) voire même la mort (électrocution).

• débrancher les appareils électriques avant de les réparer ou de les nettoyer
• utiliser des cache-prises pour protéger les jeunes enfants

• toucher une prise de courant et y introduire des objets métalliques

• utiliser un appareil électrique lorsque le corps est humide ou en contact avec de l'eau
• toucher un fil dénudé

v. l'intensité et la tension

1. analogie avec l'eau

Elle peut être comparée au débit d'une cascade : si on ouvre un barrage en amont de la cascade, le débit d'eau sera plus important.

Elle peut être comparée à la hauteur d'une cascade : plus la cascade est haute, plus la pression de l'eau est forte.

2. L'intensité du courant

Symbole : I

Correspond à un débit d'électricité : l'intensité est la quantité d'électrons qui se déplacent en 1 seconde

INTENSITÉ

Unité : Ampère (noté A)

1 A = 1000 mA

Loi d'unicité dans les circuits en série

Se mesure grâce à un ampèremètre branché en série

Propriétés

Loi d'additivité dans les circuits en dérivation

3. la tension électrique

Correspond à la différence de potentiel entre 2 points du circuit : la tension met en mouvement les électrons

Symbole : U

TENSION

Unité : Volt (noté V)

Loi d'additivité dans les circuits en série

Se mesure grâce à un voltmètre branché en dérivation

Propriétés

Loi d'unicité dans les circuits en dérivation

correction evaluation

4. relation entre intensité et tension

Puissance (P) = Tension (U) x Intensité (I)

Ampère (A)

Volt (V)

Watt (W)

Si P = U x I alors : I = P / U U = P / I

vI. Les résistances

1. analogie avec l'eau

La resistance peut être comparée à un noeud dans un tuyau ou à des rochers dans une rivière : ce sont des obstacles qui empêchent l'eau de circuler facilement.

carte mentale

Symbole : R

Correspond à la faculté d'un dipôle à laisser passer ou non le courant électrique : moins un matériau est conducteur, plus sa résistance est grande

RESISTANCE

Unité : Ohm (noté Ω)

Symbole normalisé

Dipôle résistance

Se mesure grâce à un ohmètre branché aux bornes du dipôle hors du circuit

Diminue l'intensité du courant dans les circuits en série

Convertit l'énergie électrique en énergie thermique : c'est l'effet Joule

Rôles

2. la loi d'ohm

2. la loi d'ohm

Tension (U) = Résistance (R) x Intensité (I)

Ampère (A)

Ohm (Ω)

Volt (V)

Si U = R x I alors : I = R =

P / R

P / I

conclusion