1-2) Plus il y a de dipôles dans un circuit (mieux ils fonctionnent) (moins bien ils fonctionnent)

Transcription

1 Problème : Pour améliorer l'éclairage du scooter, tu décides de mettre deux phares : un qui éclaire normalement pour rouler en ville et un qui éclaire puissamment pour rouler à la campagne, comme sur une voiture. Il y a deux manières de les installer. 1- en série 2- en dérivation Tu dois prendre garde aux points suivants : a) la batterie du scooter est une batterie 12V, b) si une lampe grille l'autre doit continuer de fonctionner. c) dans le commerce tu trouves des lampes 12V ou 6V et pas autre chose. 1) Rappels de 5ème ) Dans ce circuit, les lampes s'allument toutes en même temps lorsque j'appuie sur l'interrupteur et s'éteignent toutes en même temps lorsque je le lâche. Pourtant on sait que les grains d'électricité se déplacent lentement dans le fil : environ 10cm/seconde dans le circuit qui nous intéresse. Comment est-ce possible?. Conclusion : un fil électrique ressemble t-il plutôt à un tuyau d'eau vide qu'il faut remplir avant d'utiliser ou à un tuyau toujours plein qui ne se vide jamais? 1-2) Plus il y a de dipôles dans un circuit (mieux ils fonctionnent) (moins bien ils fonctionnent) car. 1-3) Deux lampes identiques sont dans un circuit. La lampe la plus près de la borne PLUS de la pile (brille davantage que celle qui est la plus éloignée) (brille autant que l'autre) car. 1-4) Une pile déchargée contient (autant) (moins) de grains d'électricité qu'une pile bien chargée car.. 1-5) Une DEL (ne fonctionne que si le courant arrive dans le sens de la flèche) (fonctionne dans les deux sens). 1-6) Le résistor qui est juste après la DEL est là pour. 1-7) On place un fusible dans un circuit pour. 1-8) Dessine le schéma d'un circuit électrique qui comprend une pile, une lampe et un interrupteur pour allumer une lampe, un moteur qui tourne en permanence.

2 2- Test du circuit en série a) les lampes brillent-elles toutes les deux de manière satisfaisante? b) dévisse une lampe, l'autre continue-t-elle de fonctionner? c) vu ce qui est demandé, ce circuit pourra-t-il être choisi? 3- Test du circuit en dérivation a) les lampes brillent-elles toutes les deux de manière satisfaisante?. b) dévisse une lampe, l'autre continue-t-elle de fonctionner?. c) vu ce qui est demandé, ce circuit pourra-t-il être choisi?. d) avec le critère «intensité de l'éclairage», donne un argument supplémentaire pour choisir ce circuit par rapport à l'autre.. e) complète le tableau ci-dessous Lampe 1 Lampe 2 Intensité de l'éclairage Indications gravées sur le culot de la lampe f) modifie ce circuit pour que chaque lampe puisse être allumée indépendamment de l'autre (tu peux demander un interrupteur supplémentaire). Dessine ton schéma => 4- Pour comprendre pourquoi les deux lampes en série fonctionnent si faiblement, on utilise le VOLTMETRE. Un voltmètre permet de mesurer les volts. Les volts provoquent le déplacement des petits grains d'électricité. Donc, si une lampe éclaire moins, c'est probablement parce qu'elle a (plus)(moins) de volts 4-1) Exemple : une pile très usagée => lampe (fortement)(faiblement) allumée => voltage (faible)(fort) 4-2) Cherche parmi les piles une avec laquelle ta lampe est fortement allumée et une avec laquelle ta lampe est faiblement allumée. 4-3) Pour vérifier ta réponse (4-1) tu vas utiliser un voltmètre ) Branchements ) cherche une borne sur laquelle est inscrite l'initiale du mot Volt ) l'autre borne à utiliser est commune à tous les branchements. Cherche une borne sur laquelle est inscrit le début du groupe de mot «commune à tous les branchements» ) Réglages ) Tu vois deux zones qui portent l'indication V comme voltmètre ) tu élimines celle qui est suivie par une vague, elle s'intéresse aux volts qui bougent comme des vagues ) il te reste l'autre pour les volts qui ne changent pas ) le sélecteur est la flèche centrale. Pour ne pas détruire l'appareil, avec le sélecteur TU DOIS SÉLECTIONNER un chiffre PLUS GRAND que ce qui est inscrit sur la pile. Pour une pile 4,5V tu peux donc sélectionner.. ou. ou ) Règle bien ton appareil puis contrôle tes deux piles Pile donnant un fort éclairage à la lampe Pile donnant un faible éclairage à la lampe Le voltmètre indique.. V Le voltmètre indique.. V

3 Contrôle d'électricité Les grains d'électricité se déplacent environ à 10cm par seconde dans un fil. 1-1 Le fil n 1 mesure 10 m. Convertis cette longueur en cm 1-2 Combien de secondes mettront les grains d'électricité pour aller du début du fil à la fin du fil? 1-3 Un élève de 6ème te dit que c'est très curieux que la lampe s'allume dès que j'appuie sur l'interrupteur alors que l'électricité va très lentement. Que lui dis-tu pour expliquer? 2-1 Un élève de 6ème réalise ce circuit. Il trouve très curieux que plus je mets de lampe moins ça éclaire. Que lui dis-tu pour expliquer? 2-2 L'élève de 6ème enlève la lampe 1, qu'observe t-il [tout s'éteint] [les autres lampes restent allumées]? 2-3 Le circuit n 2 n'est vraiment pas pratique. Tu lui proposes le circuit n 3. Tu le réalises. Tu ajoutes des lampes en dérivation après la lampe 3. Est-ce que ça éclaire davantage ou moins avec plus de lampes? 2-4 Tu retires maintenant la lampe n 2. Les autres continuent-elles de briller? 3- Il y a un problème dans un circuit. Le fusible grille tout de suite. Tu choisis d'en mettre un plus solide. Que risque t-il de se passer si il y a de nouveau un problème? 4- Dessine le schéma d'un circuit avec une pile, un interrupteur, deux lampes. Dans ce circuit, une lampe reste allumée en permanence mais l'autre ne s'allume que si j'appuie sur l'interrupteur. 5-1 Réalise ce circuit précisément : (les chiffres sont les numéros des fils). 5-2 : appelle le professeur pour qu'il vérifie ton circuit.

4 4-4) Contrôle les volts du circuit du paragraphe 2 Tu dois contrôler les volts entre les bornes de chaque lampe et aussi entre les bornes de la pile pour expliquer pourquoi plus on met de lampes, moins ça éclaire fort. Voilà comment tu dois installer le voltmètre. Effectue toutes les vérifications que tu veux, tu peux ajouter ou retirer des lampes. Inscris ci-dessous ta démarche et tes résultats 4-5) Contrôle les volts du circuit du paragraphe 3 Tu dois contrôler les volts entre les bornes de chaque lampe et aussi entre les bornes de la pile pour expliquer pourquoi, si on ajoute encore des lampes en dérivation, ça éclaire de plus en plus. Voilà comment tu dois installer le voltmètre. Effectue toutes les vérifications que tu veux, tu peux ajouter ou retirer des lampes. Inscris ci-dessous ta démarche et tes résultats.

5 5- BILAN : La loi d'additivité des tensions : 5-1) dans un circuit en série : Paragraphe 4-4, circuit en boucle simple, tu as vu que la tension (les volts) entre les bornes de la pile ne change pas quand on met plusieurs lampes par contre elle se répartit totalement entre tous les dipôles. donc plus tu mets de lampes, (plus)(moins) elles ont de volts donc (plus)(moins) elles éclairent Avec une seule lampe : Upile= U lampe 1 Avec deux lampes : Upile= U lampe 1 + U lampe 2 Si il y avait trois lampes : Upile= U lampe 1 + U lampe 2 + U lampe 3 Dans une boucle simple, la tension du générateur se répartit totalement entre tous les dipoles. U pile= U lampe 1 + U lampe ) dans un circuit avec des dérivations : Quand le circuit comporte des dérivations, il faut partir de la pile et trouver les boucles simples et les colorier. Dans ce circuit, pour la boucle simple bleue U pile= U lampe 1 Pour la boucle simple rouge U pile = U lampe 2 Dans un circuit avec des dérivations, il faut trouver les boucles simples et les colorier. Une boucle simple part toujours de la borne [plus] de la pile et va jusqu'à la borne [moins] Imagine une troisième boucle simple dans ce circuit avec une lampe n 3. Que pourrait-on dire de U lampe 3? 5-3) exercice : complète les pointillés U géné =... U L1 =6V U L2 =4V U M =... Aide : commence par colorier les boucles simples. Une boucle simple part du [plus] de la pile et va au [moins] de la pile. Il y en a deux dans ce circuit. U gén U L1 L1 M L2 U L2 U M Si bloques, utilises cette aide :

6 6- La batterie du scooter On sait que les volts provoquent le déplacement des grains d'électricité. Au bout d'un certain temps, la batterie est déchargée c'est à dire que tous les grains d'électricité qui pouvaient circuler se sont déplacés. La tension de la batterie s'effondre. Les grains d'électricités restent où ils sont. Investigation : Lors d'une soirée, deux amis éclairent le pique-nique avec leurs phares de scooter. Le premier a un scooter dont le phare n'a qu'une seule lampe. Le deuxième a un scooter dont le phare a deux lampes (schéma 4-5) Résous cette énigme : Le scooter qui éclaire le plus avec ses deux lampes éclaire le moins longtemps. Tu peux demander le matériel qu'il te faut pour faire tes justifications. Dessine ci-dessous tes schémas, détaille tes procédures...

7 Aide : 1- on est capable de savoir combien de grains d'électricité sont passés dans un fil pendant une seconde. Ce nombre est compté avec un appareil qui s'appelle un ampèremètre. Un ampère est un raccourci pour dire qu'il y a eu environ 6 milliards de milliards de grains d'électricité qui sont passés en une seule seconde. Un ampère => 1A => 6 x par seconde Un milliampère => 1mA => c'est mille fois moins qu'un ampère soit 6000 milliards en une seule seconde. 2- observation des appareils : cherche et entoure, sur ces 3 appareils : a) une borne qui a pour nom le début de l'expression «commun à tous les branchements» b) une borne qui a pour nom l'initiale de «ampère» c) une borne qui a pour nom les initiales de «millième d'ampère» d) une zone qui correspond à ou DCA (ancien symbole) 3- Réglage du sélecteur : par sécurité, tu dois placer le sélecteur sur le plus fort calibre c'est à dire : 10 (premier appareil) 10A (deuxième et troisième appareil) 4- Connexion : étudie ces deux croquis et dis comment tu dois connecter ton appareil : en série (schéma de gauche) ou en dérivation (schéma de droite)? 5- Dans le circuit ci-dessous, a) colorie en bleu le circuit des grains d'électricité qui traversent la lampe 1 b) colorie en rouge le circuit des grains d'électricité qui traversent la lampe 2 c) dessine l'ampèremètre n 1 qui comptera les grains d'électricité de la lampe n 1 d) dessine l'ampèremètre n 2 qui comptera les grains d'électricité de la lampe n 2 e) dessine l'ampèremètre n 3 qui comptera l'ensemble des grains d'électricité des lampe n 1 et n 2 6- Réalise le circuit 7- Complète ce tableau : Ampèremètre 1 Ampèremètre 2 Ampèremètre 3...A...A..A

8 7- BILAN : La loi d'additivité des courants: 7-1) dans un circuit en série : ce sont les mêmes grains d'électricité qui passent en tout point, juste avec un peu d'avance ou de retard puisqu' un fil est comme un tuyau d'eau.... secondes pour un fil d'un mètre de long 7-2) dans un circuit avec dérivations : Courant pile = Courant Rouge et Bleu = Courant rouge + Courant Bleu La lettre I nous parle de l'intensite du courant, c'est à dire du nombre d'ampères qui circulent. I pile = I lampe1 + I lampe 2 Recopie ci-dessous les mesures que tu as effectuées sur le circuit n 3 =. +. I pile est-il égal à I lampe1 + I lampe 2?.. 7-3) Ecris une phrase qui explique pourquoi le circuit 3 éclaire davantage mais décharge la batterie plus vite : a) le circuit éclaire davantage car les lampes sont montées en dérivation donc la tension... b) la batterie se décharge plus vite car.. 8- Vérification sur le circuit en série : Réalise un circuit en série avec une seule lampe. Contrôle l'intensité du courant :.A Ajoute une deuxième lampe en série après la première. Contrôle l'intensité du courant : A Plus tu ajoutes de lampes, plus le courant est, plus l'intensité du courant, (plus)(moins)les lampes éclairent. 9- Loi d'ohm : quelque chose résiste au passage du courant. M. Ohm était un physicien allemand du XIXème siècle, contemporain de M.Volta, italien, et de M.Ampère, français. Tu as vu pendant ces séances que plus tu freines le courant électrique en reliant des dipôles dans un circuit série, plus l'intensité du courant diminue. Pour exprimer ce freinage, quelque chose résiste au courant donc on utilise le mot «résistance», unité «Ohm», symbole Ω. 1- Tu sais que plus la pile est récente, plus sa tension (volts) est., plus la lampe. ce qui signifie que l'intensité du courant (ampères) est. 2- Tu vas le vérifier en traçant le graphique qui relie les volts et les ampères qui circulent dans une mine de crayon Volts Ampères 3- Le graphique ressemble t-il à une droite?.. Passe t-elle par l'origine? Que peux-tu donc dire des volts et des ampères qui circulent dans une mine de crayon?.. Le coefficient de proportionnalité s'appelle R, il s'exprime en ohms. Calcule-le 4- Vérifie ce que tu viens de calculer avec un Ohmmètre : a) cherche sur l'appareil une borne qui porte le symbole Ω, la borne COM, puis une zone qui porte le symbole Ω. b) teste ta mine de crayon en la connectant directement entre les deux bornes de l'appareil. Tu trouves.