La prise qui sauve! PHYSIQUE

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1 LES RISQUES ELECTRIQUES La prise qui sauve! Antenne de formation et de promotion du secteur sciences & technologies rue des Wallons 72 L Louvain-la-Neuve

2 ELECTROCINÉTIQUE - 2 Introduction La grand-mère de Thomas habite dans un vieil immeuble, sombre et moisi. Les chats hantent ces lieux lugubres où le temps semble s être arrêté. La seule activité qui ose troubler le silence pesant est le ronronnement de la machine à laver... BIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIPPPP!!!!!!!!!!!!!! La machine s arrête soudainement! En vitesse, Thomas s extirpe du fauteuil poussiéreux, abandonnant victorieusement le biscuit mou et le thé froid que sa grand-mère lui avait gentiment préparé, pour inspecter la cause de la panne. Mais voilà qu en sortant le linge humide de la machine, Thomas ressent un atroce picotement lui parcourant tout le corps : il se fait électriser! Peux-tu l aider à comprendre ce qu il s est passé?

3 ELECTROCINÉTIQUE - 3 Les risques de l électrisation PAR OU EST PASSE LE COURANT? Plickers : Sur base de l illustration, quel trajet le courant a-t-il emprunté? (Entourez la réponse) A : B : C : D : Justifications :. Relevez les différents matériaux qui ont été traversés :

4 ELECTROCINÉTIQUE - 4 QUELS SONT LES MATERIAUX CONDUCTEURS? Plickers : Parmi les matériaux relevés, quels sont ceux qui sont conducteurs? (Entourez la réponse) A : Tous, sauf l eau savonneuse B : Tous, sauf les vêtements secs C : Aucun, sauf le métal D : Aucun, sauf le corps M1 A l aide d un détecteur de conductivité fait maison, testez les différents échantillons et notez les matériaux conducteurs pour lesquels la led s allume. Echantillons : cordon métallique, eau robinet, eau savonneuse, bout de tissus, peau. SCHEMA ELECTRIQUE SCHEMA PRATIQUE

5 ELECTROCINÉTIQUE - 5 QUELLE INTENSITE DE COURANT POUR UN EFFET SENSIBLE? L'intensité du courant (I) se mesure en Ampères (A). C'est un nombre* d'électrons par seconde qui circulent dans les fils électriques. L Intensité du courant I s exprime en Ampère (A) La table ci-dessous rassemble différentes mesures de courant liées aux effets physiologiques. Arrêt du cœur Seuil de fibrillation cardiaque irréversible Seuil de paralysie respiratoire Contraction musculaire (tétanisation) Sensation très faible Venez ressentir ce que représente 0,5 ma! *le nombre d électrons correspond à 1 coulomb et vaut 6,24.10^18.

6 COMMENT MESURER L INTENSITE DU COURANT? ELECTROCINÉTIQUE - 6 L appareil de mesure utilisé pour mesurer l intensité du courant s appelle l ampèremètre. Un ampèremètre se branche en série dans le circuit. Cela veut dire qu'il faut ouvrir le circuit et intercaler l'ampèremètre entre les deux points de coupure. 1 Commutateur fonction : permet de changer le calibre 2 COM = Prise commune : Fiche NOIRE Mesures de courant : 3 10 ADC : Fiche ROUGE Commutateur sur DCA 10A 3 2

7 COMMENT MESURER L INTENSITE DU COURANT? ELECTROCINÉTIQUE - 7 Voici le circuit constitué d une pile (=générateur) connectée en série avec une lampe (=récepteur). La pile génère une tension (U) exprimée en Volts (V=J/C). C'est l énergie avec laquelle les électrons sont mis en mouvement dans les fils électriques. La tension U s exprime en Volt (V) LEGENDE Pile (=générateur) Lampe (=récepteur) Schéma 1 Plickers : Dans ce circuit, où placer l ampèremètre pour mesurer l intensité du courant? (Entourez la réponse) A : Avant la lampe B : Après la lampe C : Peu importe D : A la place de la lampe M2 A l aide du matériel fourni dans votre boîte, construisez ce montage électrique en plaçant l ampèremètre en série à l endroit choisi. Indiquez ensuite la valeur de l intensité du courant et comparez les valeurs entre vous. Intensité du courant dans le circuit : I =.. Ampère (A) =. milliampère (ma) Conclusion :

8 ELECTROCINÉTIQUE - 8 L INTENSITÉ DU COURANT PEUT-IL VARIER DANS UN CIRCUIT? Comparez la valeur du courant du circuit I mesurée avec celle du seuil de fibrillation cardiaque If (table pg 5) : I = If =... Thomas risque-t-il une électrocution? Voici le circuit constitué d une pile connectée à deux lampes en série : Schéma 2 Plickers : Dans ce circuit, comment varie l intensité du courant par rapport au schéma 1? (Entourez la réponse) A : Elle ne varie pas B : Elle diminue C : Elle augmente D : Impossible à prévoir M3 A l aide du matériel fourni dans votre boîte, construisez ce montage électrique en plaçant l ampèremètre en série. Indiquez ensuite la valeur de l intensité du courant et comparez la valeur avec votre hypothèse. Intensité du courant dans le circuit : Ic =. Observation :

9 LE COURANT PEUT-IL VARIER V DANS UN CIRCUIT? ELECTROCINÉTIQUE - 9 Voici le circuit constitué d une pile connectée à deux lampes en série avec un fil connecté aux bornes de la lampe inférieure: A B Schéma 3 Plickers : Dans ce circuit, la lampe B : (Entourez la réponse) A : Est éteinte B : Brûle C : Brille D : Impossible à prévoir M4 A l aide du matériel fourni dans votre boîte, construisez ce montage électrique et notez vos observations dans le cadre : Observations :

10 EXISTE-T-IL IL UN RISQUE E D ELECTRISATION? ELECTROCINÉTIQUE - 10 L intensité du courant varie en fonction de la résistance des récepteurs. La résistance R offerte au passage du courant électrique par un matériau quelconque s'exprime en Ohms (Ω). La Résistance R s exprime en Ohm (Ω) L appareil de mesure utilisé pour mesurer cette résistance s appelle l ohmmètre. Un ohmmètre se branche aux bornes d un récepteur en dehors du circuit. 1 Commutateur fonction : permet de changer le calibre 2 COM = Prise commune : Fiche NOIRE Mesures de résistance : 1 3 VΩmA : Fiche ROUGE 4 Commutateur sur Ω : 2000k 4 3 2

11 EXISTE-T-IL IL UN RISQUE E D ELECTRISATION? ELECTROCINÉTIQUE - 11 M5 A l aide de l ohmmètre, mesure les résistances de : Matériau Peau sèche Résistance (Ω) Peau humide Peau savonnée Lampe Observation : Plickers : Dans le Schéma 1 (pg 7), si l on remplace le récepteur lampe par un homme, l intensité du courant serait : (Entourez la réponse) A : Légèrement augmentée B : Inchangée C : Fortement diminuée D : Impossible à prévoir

12 QUEL RISQUE THOMAS A-T-IL A ENCOURU? ELECTROCINÉTIQUE - 12 E1 A l aide du graphe, déterminez la valeur d intensité de courant qui traverse Thomas en sortant le linge humide de la machine à laver. (Aidez-vous de la loi d Ohm I=U/R ). Quel effet physiologique a subit Thomas? E2 A l aide du graphe pour une tension de 25V, calculez les valeurs d intensité de courant pour différents états de la peau : sèche et immergée, et comparez ces valeurs aux effets physiologiques.

13 ELECTROCINÉTIQUE - 13 Comment éviter une électrisation MODÉLISATION DE L ELECTRISATION ECTRISATION Présentation d une maquette représentant le circuit électrique de Thomas qui se fait électriser. Trouvez un moyen pour éviter que le courant ne traverse Thomas! Expliquez ensuite votre solution et illustrez votre solution par une schéma électrique. Indices : Repérez le chemin parcouru par le courant. Référez-vous aux manipulations M3 et M

14 ELECTROCINÉTIQUE - 14 LA PRISE TERRE, LA PRISE P QUI SAUVE! Connexion à la terre Conclusion : La prise terre est une connexion entre un appareil électro-ménager et la terre qui joue le rôle d évacuateur de courant de fuite vers la terre. Dans le cas de machines à carcasse métallique ou combinant eau et électricité, le risque d apparition de courant de fuite est plus important. Connecter ce type d appareil à la prise terre permet de canaliser le courant de fuite directement vers la terre sans traverser une personne à son contact.

15 ELECTROCINÉTIQUE - 15 QUIZZ! Q1 En cas d orage, dans quelle situation le risque d électrisation est-il le plus important? A : B : C: D : Justifications :. Q2 Le graphique ci-dessous exprime que : A : La résistance augmente si la tension augmente B : A tension égale, la résistance d une peau sèche est plus faible que celle d une peau mouillée C : La résistance augmente lorsque la tension diminue D : Les variations de résistance entre les différents types de peau augmentent avec la tension Justifications :.

16 ELECTROCINÉTIQUE - 16 QUIZZ! Q3 Parmi les situations quotidiennes suivantes, quels sont les risques électriques éventuels? A: B: C: D: Justifications :...

17 ELECTROCINÉTIQUE - 17 QUIZZ! Q4 A tension constante, pour quel schéma électrique l intensité du courant est-elle la plus importante? A : B : C: D : Justifications : Q5 Un garagiste répare la batterie d une magnifique 4L. En bricolant, ses mains pleines d huile glissent maladroitement et il touche les deux bornes de la batterie, il risque : A : Une sensation très faible B : Une paralysie C : Un arrêt cardiaque D : Rien Justifications :..