Chap 1 Les lois de l'électricité

Chapitre 1 Les lois de l'électricité

1- A quoi correspondent les informations écrites sur les appareils électriques ?

2- Comment mesurer la tension aux bornes d'un dipôle ?

3- A quoi correspondent la tension nominale ?

4- A quoi correspond l’intensité du courant et comment la mesurer ?

5- Les lois de l’électricité

Exercices feuille 1

Exercices feuille 2

Activité 1- A quoi correspondent les informations écrites sur les appareils électriques ?

INPUT : 100 – 240 V ; 0,15 AOUTPUT : 5 V ; 1 A

1) A quoi correspondent les inscriptions 5 V et 1 A ?La lettre V est le symbole du ………………………. qui est l’unité de mesure de la ………………………. électrique.La lettre A est le symbole de l’……………………………… qui est l’unité de mesure de l’…………………………. du courant. Ce sont les ………………....…………………………. du chargeur de téléphone.

2) Faire briller une lampe le plus possibleCassiopée a fabriqué une lampe de poche et elle aimerait faire briller sa lampe le plus possible. Elle a à sa disposition différents types de pile : une petite pile ronde de type AAA, une pile plate et une pile rectangulaire. Elle se demande avec laquelle de ces piles la lampe brillera le plus ?

a) A votre avis, avec laquelle de ces piles la lampe brillera le plus ? Pourquoi avez-vous choisi cette pile ? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… b) Réalisez le circuit électrique qui permet de vérifier votre hypothèse.

c) Qu’observez-vous ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………… d) Conclusion : Qu’est-ce que possède la pile, qui permet à la lampe de plus briller ?……………………………………………….………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………

4) Définition

La tension : On parle de tension ..................................................................... (par exemple la tension entre les 2 bornes d’une pile). La tension se note ……………. et elle se mesure en ……………………. .Exemple : U = 5 V

Activité 2 - Comment mesurer la tension aux bornes d’un dipôle ?

1) TUTO Le multimètre

Le multimètre est un appareil capable de mesurer plusieurs grandeurs électriques :- ampèremètre lorsqu’il est utilisé pour mesurer une intensité I qui s’exprime en Ampère (A) - voltmètre lorsqu’il est utilisé pour mesurer une tension U qui s’exprime en Volt (V)- ohmmètre lorsqu’il est utilisé pour mesurer une résistance R qui s’exprime en Ohm (Ω)

TUTO Le multimètre

SELECTION DE LA ZONE DE FONCTIONNEMENTTourner le sélecteur jusqu’à la zone de fonctionnement choisie.Pour mesurer : des tensions continues => V꞊des tensions alternatives => V ˜des intensités => A꞊ ou 10Ades résistances => Ω

TUTO Le multimètre

BRANCHEMENTS pour le VOLTMETRE- les 2 bornes sont V et COM.- Si le signe « – » apparaît alors le courant entre par la borne COM, il faut changer le sens de branchement du multimètre.

TUTO Le multimètre

SELECTION DU CALIBRE POUR LA MESURE Commencer par le calibre le plus grand pour la mesure choisie.Descendre le calibre jusqu’au calibre adapté à la valeur mesurée :- le calibre adapté est celui qui est juste supérieur à la valeur mesurée- le calibre adapté est celui présentant la plus grande précision pour la mesure (le maximum de chiffres significatifs)

Si le chiffre 1 apparaît : le calibre choisi est trop petit. Le multimètre peut être endommagé.

2) Mesure de la tension aux bornes de différentes piles

Schéma du montage :

pile ronde AA : ……………………………… pile plate : ……………………………….. pile rectangulaire : ……………………………………………

3) Conclusion

La tension U se mesure avec un ……………………………………………… .Le symbole normalisé du voltmètre est :Le voltmètre se branche en ……………………………………..Les 2 bornes du voltmètre sont ……………. et ………………

4) Conversions d'unités de tension

3 V = ……………………. mV6,20 V = ……………….. mV800 mV = ………………. V

Activité 3 - A quoi correspond la tension nominale ?

Pas de chance, au cours de leur nuit au camping, la lampe de poche de Philémon a grillé. Philémon et Cassiopée décident alors de demander de l’aide au gardien du camping. Celui-ci leur donne une boîte remplie de lampes neuves. Philémon demande à Cassiopée quelle est la lampe qu’il doit utiliser. Cassiopée lui dit qu’il peut utiliser celle qu’il veut car elles se ressemblent toutes. Philémon doute que toutes les lampes puissent briller de la même façon.

6V 300mA

3,5V 300mA

12V 300mA

1) Hypothèse : selon vous, ces lampes brilleront-elles toutes de manière identique ?……………………………………………….…………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………… 2) Proposer un protocole qui permette de valider votre prévision et faire un schéma.……………………………………………….…………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………… Schéma :

4) Expérience : Réaliser l’expérience avec les 3 lampes différentes et noter vos résultats expérientaux dans le tableau suivant :

5) Conclusion de l’expériencea) Laquelle de ces 3 lampes pourrait-on qualifier de lampe adaptée, de lampe en sous-tension, et de lampe en surtension ?……………………………………………….……………………………………………………………………………………….………………………………………b) Que pouvez-vous dire à Philémon pour choisir une lampe qui fonctionne correctement ?……………………………………………….……………………………………………………………………………………….……………………………………… ................................................................................................................................

CONCLUSIONPour qu’une lampe fonctionne normalement, il faut que la tension nominale de la pile soit la plus ……………………………… possible de la tension nominale de la lampe.Quand la tension aux bornes du générateur (la pile) est proche de la tension nominale de la lampe, celle-ci brille normalement, on dit qu’elle est …………………………………… .Quand la tension aux bornes du générateur (la pile) est supérieure à la tension nominale de la lampe, celle-ci brille très fort (trop fort), on dit qu’elle est en ……………………………………… .Quand la tension aux bornes du générateur (la pile) est inférieure à la tension nominale de la lampe, celle-ci brille faiblement, on dit qu’elle est en ……………………………………… .

Activité 4 - A quoi correspond l’intensité du courant et comment la mesurer ?

1) Expérience

Vous avez à votre disposition 2 lampes différentes. Noter les caractéristiques nominales de chacune d’entre elles :

Brancher chaque lampe sur un générateur de tension adaptée et comparer l’éclat de chaque lampe :………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2) Définition

L’intensité du courant : On parle d’intensité du courant qui ...................................... un dipôle . L’intensité du courant mesure la vitesse des électrons.L’intensité du courant se note …………………. et elle se mesure en ………………………………… .Exemple : I = 1 A

3) TUTO Le multimètre

BRANCHEMENTS pour l'AMPEREMETRE- Les 2 bornes sont A (10 A ou mA) et COM. - Il se branche en série - Si le signe « – » apparaît alors le courant entre par la borne COM, il faut changer le sens de branchement du multimètre. - Il faut d'abord choisir le plus grand calibre, puis le diminuer pour avoir le calibre juste au-dessus de la valeur mesurée.

4) Mesure de l’intensité du courant qui traverse différentes lampes

Schéma du montage :

5) Conclusion

L’intensité du courant I se mesure avec un ……………………………………………… .Le symbole normalisé de l’ampèremètre est :L’ampèremètre se branche en ……………………………………..Les 2 bornes de l’ampèremètre sont ……………. et ………………

6) Conversions d'unités d'intensité

0,23 A = ……………………. mA 1,20 A = ……………….. mA 150 mA = ………………. A

BILAN : Réaliser une carte mentale de l’utilisation du MULTIMÈTRE

BILAN : Réaliser une carte mentale de l’utilisation du MULTIMÈTRE

5 points : ampèremètre, voltmètre, choix du calibre, erreurs à ne pas faire, conversions d'unités

Activité 5 Les lois de l’électricité

1) Circuit comportant des dipôles branchés en série

Expérience 1 : Réaliser le circuit schématisé ci-dessous et placer un ampèremètre de manière à mesurer :- l’intensité du courant qui sort du générateur (on notera cette intensité IG) - l’intensité du courant qui sort de la lampe L1 (on notera cette intensité I1) - l’intensité du courant qui sort de la lampe L2 (on notera cette intensité I2)

Expérience 2 : Réaliser le circuit schématisé ci-dessous et placer un voltmètre de manière à mesurer :-la tension aux bornes du générateur (on notera cette tension UG) -la tension aux bornes de la lampe L1 (on notera cette tension U1) -la tension aux bornes de la lampe L2 (on notera cette tension U2)

2) Circuit comportant des dipôles branchés en dérivation

Expérience 3 : Réaliser le circuit schématisé ci-dessous et placer un ampèremètre de manière à mesurer :- l’intensité du courant qui sort du générateur (on notera cette intensité IG) - l’intensité du courant qui sort de la lampe L1 (on notera cette intensité I1) - l’intensité du courant qui sort de la lampe L2 (on notera cette intensité I2)

Expérience 4 : Réaliser le circuit schématisé ci-dessous et placer un voltmètre de manière à mesurer :-la tension aux bornes du générateur (on notera cette tension UG) -la tension aux bornes de la lampe L1 (on notera cette tension U1) -la tension aux bornes de la lampe L2 (on notera cette tension U2)

BILAN : Réaliser une carte mentale des 4 lois de l’électricité

Exercice 1 Choisir le bon mota) La tension indiquée sur une lampe est la tension nominale / nominative.b) Un voltmètre se branche en série / en dérivation entre les bornes d’un dipôle.c) La tension correcte d’une valeur de tension est T = 2,5 V / U = 2,5 V / V = 2,5 VExercice 2 Compléter le texte suivanta) La valeur d’une tension électrique se mesure avec un …………………………………………….. qui se monte en ………………………………………………. entre les bornes d’un dipôle.b) L’unité de tension électrique est le ………………………………. dont le symbole est ……………….. .c) Si la valeur de la tension appliquée aux bornes d’un dipôle est trop forte, on dit qu’il y a ……………………………………………… et le dipôle risque d’être ……………………………… .d) Pour mesurer une valeur de tension, on peut utiliser un ………………………………………… en voltmètre.e) Le choix du ………………………………………. est important : s’il est trop ………………………………….. la valeur affichée ne sera pas précise. S’il est trop petit, c’est le chiffre …………………………. qui s’affiche à gauche de l’écran.

Exercice 3 Convertir a) 15 mV = ………………… Vb) 1860 mV = …………………… Vc) 0,05 V = ……………………….. mVd) 220 V = …………………………. kVe) 0,026 V = ………………………. mV

Exercice 4 Interpréter une mesure On réalise l’expérience ci-contre en utilisant un citron, un fil de cuivre (à gauche sur la photo), un clou en fer (à droite sur la photo) et un multimètre. a) A quel dipôle peut-on comparer l’ensemble constitué du citron et des deux métaux ? b) Quelle est la borne positive du dipôle ainsi constitué ? c) Une lampe de tension nominale 1,5 V peut-elle être allumée lorsqu’elle est alimentée par une « pile citron » ?

Exercice 5 Associer les propositions a, b et c à une proposition 1, 2 ou 3. a) La lampe est en surtensionb) La lampe est sous sa tension nominalec) La lampe est en sous-tension 1) Elle brille normalement.2) Elle grille rapidement.3) Elle éclaire faiblement.

Exercice 6 Bien utiliser un multimètreMorgan a utilisé le multimètre ci-contre pour mesurer une tension électrique.a) En observant la photo (1), indiquer quel calibre est utilisé.b) Indiquer quelles bornes du multimètre sont utilisées.c) Ne connaissant pas du tout la valeur de la tension avant la mesure, par quel calibre faut-il commencer ? Que faut-il faire ensuite ?d) Morgan a obtenu le résultat visible sur la photo (1). Noter avec les notations habituelles le résultat de la mesure effectuée par Morgan.e) Morgan a d’abord utilisé le calibre 2 V. Quelle erreur a-t-il commis ? Quelle photo correspond à cette erreur ?f) Observer la photo (3) et indiquer l’erreur commise dans ce cas.

Exercice 7 Lire une tension1) Quelle est la valeur de la tension mesurée par le voltmètre ?2) Le calibre « 20 » est-il bien choisi ?3) Dessine le schéma normalisé du montage.Exercice 8 Où sont les bornes ?Trouve les bornes + et – du générateur (fil rouge à gauche du générateur ? fil noir à droite du générateur ?)

Exercices Feuille 2

Exercice 11) Enoncer les 2 lois sur la tension pour les dipôles branchés en série dans un circuit, puis pour les dipôles branchés en dérivation.2)Enoncer les 2 lois sur l’intensité pour les dipôles branchés en série dans un circuit, puis pour les dipôles branchés en dérivation.

Exercice 4Répondre par VRAI ou FAUX aux affirmations suivantes.a) Dans un circuit série, la tension entre les bornes du générateur est égale à la somme des tensions entre les bornes des autres dipôles.b) Dans un circuit série, l’intensité du courant se répartit entre les différents dipôles.c) Des lampes différentes, branchées en série, sont parcourues par le même courant.d) Dans un circuit en dérivation, la tension est la même pour tous les dipôles placés en dérivation.e) Des lampes identiques branchées en dérivation sont parcourues par des courants de même intensité.