Niveau : Cycle 4-4 ième

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1 Niveau : Cycle 4-4 ième Thème : L énergie et ses conversions Séquence N 3 : lois de l intensité et de la tension Objectifs : Comment se comporte la tension de chaque dipôle en série, en dérivation Comment se comporte l intensité dans un circuit en série, en dérivation Séances : (3h) Lois des tensions Loi des intensités en série Loi des intensités en dérivation Compétences travaillées Meth1 Meth2 Cit1 Sys1 Sys3 Sys4 Sys5

2 Objectifs : Séance N 1 : Lois des tensions Les phares de voitures sont des ampoules montées sur une batterie de 12V. Dois-je prendre une lampe de 6V ou de 12V pour chaque phare? Utiliser les lampes L3 de 12V Réaliser le montage en boucle simple : Relever : Ug= UL1 = UL2 = On constate que la tension du générateur Puis réaliser le montage en dérivation : Relever Ug= UL1 = UL2 = On constate que la tension du générateur

3 Les phares de voitures sont des ampoules montées sur une batterie de 12V. Dois-je prendre une lampe de 6V ou de 12V pour chaque phare? Relever : Ug= 12,2 V UL1 = 5,8 V UL2 = 6,4 V On constate que la tension du générateur se partage entre les deux lampes Ug = UL1 + UL2 Relever Ug= 12,2 V UL1 = 12,2 V UL2 = 12,2 V Chaque lampe reçoit la même tension que le générateur Deux lampes en série brillent faiblement car la tension reçue par chaque lampe est inférieure à la tension nominale, la tension du générateur se partage. Pour nos phares, on peut donc Soit prendre des ampoules 12 V en dérivation Soit des ampoules 6V en série mais si une grille, l autre ne fonctionne plus Conclusion 2: En dérivation la tension de chaque dipôle est la même que celle du générateur. En série La somme des tensions aux bornes de chaque dipôle est égale à la tension aux bornes du générateur (UG = UL1 + UL2 +.)

4 Objectifs : Séance N 2 : Lois des intensités en série Pourquoi monter des lampes en série fait-il baisser l éclat des lampes? Rappels : la tension nominale de la lampe L1 vaut.. L intensité nominale de la lampe L1 vaut. la tension nominale de la lampe L2 vaut.. L intensité nominale de la lampe L2 vaut. Expérience 1 : Je réalise en circuit simple en 6 V avec la lampe L2 Je mesure IL2 = Expérience 1 : Je réalise en circuit en série avec les lampes L1 + L2. Je mesure IL1 + L2 =.. Je constate qu en série, plus j ajoute de dipôles.. Expérience 3 Changer l ampèremètre de place, qu en déduire sur l intensité le long du circuit? Expérience 4 Mesurer la tension aux bornes de L1, en déduire par un calcul avec la loi des tensions en série combien vaut la tension aux bornes de L2 Comparer alors la tension et l intensité de L2 avec sa tension et son intensité nominale et dire pourquoi elle brille aussi peu.

5 Rappels : la tension nominale de la lampe L1 vaut 6V L intensité nominale de la lampe L1 vaut 0,1A la tension nominale de la lampe L2 vaut 6V L intensité nominale de la lampe L2 vaut 0,3A Expérience 1 : Je réalise en circuit simple en 6 V avec la lampe L2 Je mesure IL2 = 0,3A Expérience 1 : Je réalise en circuit en série avec les lampes L1 + L2. Je mesure IL1 + L2 = 0,09A Je constate qu en série, plus j ajoute de dipôles plus l intensité diminue Expérience 3 Changer l ampèremètre de place, qu en déduire sur l intensité le long du circuit? L intensité reste la même tout le long du circuit Expérience 4 Mesurer la tension aux bornes de L1, en déduire par un calcul avec la loi des tensions en série combien vaut la tension aux bornes de L2 Je mesure UL1 = 5,5V D après la loi des tensions en série, Ug = UL1 + UL2 Donc UL2 = Ug Ul1 = 6,3V-5,5V = 0,8V Comparer alors la tension et l intensité de L2 avec sa tension et son intensité nominale et dire pourquoi elle brille aussi peu. La tension et l intensité mesurée pour L2 est beaucoup plus petite que ses valeurs nominales, elle brille donc très peu Conclusion : En série, l intensité reste la même tout le long d un circuit En ajoutant des dipôles, je partage la tension du générateur et je diminue l intensité ce qui fait fonctionner moins bien les dipôles

6 Séance N 3 : Lois des intensités en dérivation Objectifs évalués: SYS 3 Pourquoi une multiprise risque-t-elle de prendre feu si je branche trop d éléments (dipôles) dessus? Dans quel circuit série ou dérivation mesure-ton toujours la même tension que le générateur pour un dipôle? Je réalise en circuit en dérivation avec L1 et L2 Je sais que Ug = 6,3V =.. Ul1.. UL2 Je mesure : I = IL1 = IL2 = Dans le montage en dérivation, je constate que l intensité totale I est. Que se passerait-il pour I si on branchait d autres dipôles en dérivation? Pourquoi une multiprise risque-t-elle de prendre feu si je branche trop d éléments (dipôles) dessus?

7 Pourquoi une multiprise risque-t-elle de prendre feu si je branche trop d éléments (dipôles) dessus? Dans quel circuit série ou dérivation mesure-ton toujours la même tension que le générateur pour un dipôle? Je réalise en circuit en dérivation avec L1 et L2 Je sais que Ug = 6,3V = Ul1 = UL2 Je mesure : I = 0,41A IL1 = 0,10 A IL2 = 0,31A Dans le montage en dérivation, je constate que l intensité totale I est est égale à la somme des intensités de chaque lampe Que se passerait-il pour I si on branchait d autres dipôles en dérivation? [Attirez l attention du lecteur avec une citation du document ou utilisez cet espace pour mettre en valeur un point clé. Pour placer cette zone de texte n importe où sur la page, faites-la simplement glisser.] L intensité totale I augmenterait encore Pourquoi une multiprise risque-t-elle de prendre feu si je branche trop d éléments (dipôles) dessus? Dans une multiprise, le montage est en dérivation donc l intensité totale de la prise est égale à la somme des intensités de chaque élément branché dessus. Plus j en branche, plus l intensité devient forte et on risque de dépasser la valeur limite tolérée par la multiprise. Elle va chauffer et risque de brûler Conclusion : En dérivation, la somme des intensités passant dans chaque boucle est égale à l'intensité totale délivrée par le générateur (IG = IL1 + IL2 + )

8 A quoi sert un fusible? Lire sur le générateur l intensité maximale que celui-ci peut délivrer Calculer le nombre de lampes L1 que je pourrai mettre en dérivation jusqu à atteindre cette limite Faire le même calcul avec des lampes L2 Faire le même calcul avec des lampes L3 (en 12V) Que se passerait-il si on faisait l expérience? Dire à quoi sert un fusible Que se passe-t-il si je branche trop d éléments sur une multiprise

9 A quoi sert un fusible? Lire sur le générateur l intensité maximale que celui-ci peut délivrer Je lis Imax = 5A Calculer le nombre de lampes L1 que je pourrai mettre en dérivation jusqu à atteindre cette limite Pour chaque lampe, l intensité augmente de 0,1 A donc 5/0,1 = 50 lampes L1 Faire le même calcul avec des lampes L2 Pour chaque lampe, l intensité augmente de 0,3 A donc 5/0,3 = 16 lampes L2 Faire le même calcul avec des lampes L3 (en 12V) Pour chaque lampe, l intensité augmente de 0,3 A donc 5/0,3 = 10 lampes L3 Que se passerait-il si on faisait l expérience? Le générateur grillerait ou le fusible fondrait Dire à quoi sert un fusible Un fusible sert à ouvrir le circuit en cas de surintensité Que se passe-t-il si je branche trop d éléments sur une multiprise