Sciences physiques Stage n

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1 Sciences physiques Stage n (Illustration : C.F.A du bâtiment Ermont 1

2 Qu est-ce le courant électrique? Le courant électrique est un déplacement de charges électriques dans un matériau conducteur du courant. Ce courant électrique correspond à un apport d énergie, et c est cela qui permet aux appareils électriques de fonctionner. Sa découverte remonte aux alentours de Analogie : on peut se représenter ce déplacement de charges électriques dans un fil conducteur comme le déplacement de l eau dans un tuyau. «L électricité passe dans un fil électrique comme l eau coule dans un tuyau». «L électricité passe dans un fil électrique comme l eau coule dans un tuyau» Attention : retenez bien cette analogie car elle reviendra très souvent, tout au long de notre étude de l électricité cette année. 2

3 Matériaux conducteurs et matériaux isolants Un matériau qui permet au courant de passer est appelé conducteur électrique. Un matériau qui ne permet pas le passage du courant est appelé isolant électrique. Expérience : Les montages suivants permettent de tester si un matériau est conducteur ou isolant : si la lampe s allume, c est que la matière testée est conductrice ; sinon, c est qu elle est isolante. Nous allons nous en servir pour tester quelques matières importantes Matière solide à tester Matière liquide à tester Matières Cuivre Bois Plexiglas Verre Acier P.V.C Conductrice Isolante Matières Air Eau distillée Eau sucrée Eau salée Eau + acide Eau du robinet Conductrice Isolante 3

4 Attention : dans des cas extrêmes, où la quantité d électricité en jeu est très grande, certains isolants cèdent face au courant et deviennent momentanément conducteurs. C est le cas de l air, habituellement isolant électrique, fort heureusement. Un éclair grandeur nature Un éclair miniature, la soudure à l arc Exercice 1: Une ampoule à incandescence fonctionne en transformant une grande partie de l énergie électrique qui la traverse en chaleur. Le filament chauffe alors beaucoup, et cela entraîne une émission de lumière. D après vous, dans les constituants de l ampoule ci-dessous, quels sont ceux qui sont isolants, quels sont ceux qui sont conducteurs? (indiquez I ou C directement sur le schéma) 4

5 Exercice 2: Sur l illustration ci-dessous, vous pouvez voir une expérience de démonstration très classique. Son fonctionnement est très simple : une personne monte sur un tapis isolant, et pose ses mains sur une source électrique. Rassurez-vous, cette source est choisie de telle manière que cette expérience ne comporte aucun danger. Le but de cet exercice est de déterminer si le corps humain est conducteur ou isolant, et comment fonctionne cette démonstration. 5

6 Sens conventionnel du courant Au prochain dossier, nous établirons les conditions nécessaires pour faire naître un courant électrique dans un conducteur. Mais ce que l on peut dire dès aujourd hui, c est que quand le courant circule, il va dans un sens que l on nomme conventionnel : «le courant va du + vers le» Sur l illustration du dessus, nous pouvons voir la borne + de la pile sur le coté gauche, la flèche verte s allume. Avec ce dispositif, si l on échange le sens de branchement sur la pile, ce serait la flèche rouge qui s allumerait. Remarque : Il est bien question ici de sens conventionnel. Certains d entre vous savent peut-être déjà que dans un conducteur métallique, ce sont des charges négatives (des électrons) qui circulent en sens inverse du sens conventionnel. Cela vous embrouille : alors n en tenez pas compte. Cela vous interroge? Alors vous trouverez de plus amples informations sur ce bout d histoire scientifique à ces adresses : pour quelques informations, pour des informations plus complètes. 6

7 Synthèse : Une matière appelée conductrice est une matière qui laisse passer le courant. Exemples : les métaux Une matière qui ne laisse pas passer ce courant sera appelée isolante. Exemples : les plastiques, l air Nous distribuons l électricité avec des conducteurs, et on se protège de cette électricité avec des isolants. Dans ces fils électriques : le cuivre au centre est conducteur, la gaine autour est isolante. De même, nos interrupteurs, prises, douilles de la vie de tous les jours sont en plastique (parfois en céramique), c'est-à-dire fabriqués avec une matière qui nous isole de l électricité qui passe à proximité Pour information (seulement) : parmi les métaux, le meilleur conducteur électrique est l argent, suivi du cuivre, puis de l or. Le courant électrique dans un fil correspond à un déplacement de charges électriques dans ce fil, ce qui transporte de l énergie et permet aux appareils électriques de fonctionner. Quand le courant circule dans un conducteur, il va du pôle + au pôle : c est le sens conventionnel du courant. 7