L ELECTRICITE. La lamelle de l électroscope bouge. Cette expérience prouve que la règle contient de l électricité.

Transcription

1 L ELECTRICITE 1) L électricité existe dans la nature. Tous les objets contiennent naturellement de l électricité. Expérience : On frotte une règle avec un tissu bien sec. On l approche d un électroscope (un détecteur d électricité). La règle frottée. La lamelle de l électroscope bouge. L électroscope. La lamelle de l électroscope bouge. Cette expérience prouve que la règle contient de l électricité. La même règle frottée peut attirer des petits bouts de papier. La règle frottée. 2) Le circuit simple. La lampe : L ampoule. Le culot. Le filament. Le plot central.

2 La pile : La lame plus. La borne positive. La lame moins. La borne négative. Dessiner les deux positions de la lampe pour qu elle s allume : Une lame de la pile doit toucher le culot de la lampe et l autre lame doit toucher le plot central. 3) Le rôle de la pile : La pile fait circuler le courant électrique. La pile est un générateur. Un générateur fait circuler l électricité dans le circuit électrique. Exemples de générateurs : la pile, une dynamo de vélo, une photopile solaire, l alternateur de la voiture ou de la centrale nucléaire.

3 Le rôle de la lampe : La lampe produit de la lumière lorsqu elle est parcourue par le courant électrique. La lampe est un récepteur. Un récepteur reçoit, utilise et transforme le courant électrique : Exemples : Symboles : - en lumière : La lampe (le tube fluorescent, le néon) la diode électroluminescente. (D.E.L.) - en chaleur : La résistance. - en mouvement : Le moteur électrique. M

4 4) La schématisation du montage simple : Pour reproduire le schéma du montage, on dessine d abord les symboles des appareils : La pile La lampe Ensuite, on trace à la règle les liaisons électriques. La borne positive de la pile est reliée à une borne de la lampe : La borne négative de la pile est reliée à l autre borne de la lampe : Le schéma définitif.

5 LE SENS DU COURANT ELECTRIQUE 1) La pile : Les deux bornes de la piles ne sont pas identiques. La pile est polarisée : elle possède un pôle positif, la borne «+» et un pôle négatif, la borne «-». 2) La lampe : La lampe brille aussi bien, quelque soit le sens de branchement. La lampe n est pas polarisée. 3) Le moteur : Lorsqu on branche un moteur sur une pile, il tourne dans un sens. Si on branche la pile à l envers, son sens de rotation s inverse. Le moteur est polarisé. M M La pile à l endroit. La pile à l envers. 4) La D.E.L. : Une diode électroluminescente ne brille que lorsqu elle est branchée dans le bons sens. Elle est polarisée. On risque de la détériorer si on la branche à l envers. Les deux piles de 1,5 volts (pour obtenir 3 volts) La résistance de protection La D.E.L. Le trajet du courant Le schéma du porte-clés lumineux construit en technologie. 5) Les diodes : Une diode ne laisse passer le courant que dans un sens. La diode est dans le sens passant : le courant circule et la lampe s allume (1). En rouge, les flèches indiquant le sens du passage du courant électrique. La diode 1

6 La diode est à l envers : le courant ne circule pas et la lampe reste éteinte (0). La diode 0 6) Conclusion : Le courant électrique a donc un sens : - Il sort de la pile par la borne positive (+ ou rouge). - Il revient à la pile par la borne négative (- ou noire). 1 Vocabulaire : Borne : endroit où l on branche un appareil électrique. Polarisé : appareil qui a un sens de branchement précis, que l on doit respecter. Pôle : une des deux borne d un générateur polarisé.

7 AVEC DES FILS 1) Le montage simple : - + L'alimentation Le dessin. La lampe Le courant sort du pôle positif (rouge) du générateur. Il entre par une borne de la lampe, fait briller le filament. Il ressort de la lampe par l autre borne et revient au générateur par la borne négative (noire). Le schéma. Le courant électrique effectue un circuit complet, ininterrompu et fermé. Si on ouvre le circuit, en débranchant un fil (ou en le coupant), le courant ne circule plus. 2) Avec un interrupteur : L'interrupteur fermé L'interrupteur ouvert En haut, les schémas du bouton-poussoir (sonnette). En bas, les schémas d un interrupteur à deux position fixe (lumière). Dessiner, puis schématiser les deux montages corrects : la lampe doit s allumer quand on appuie sur le bouton-poussoir.

8 L'interrupteur + - L'alimentation Le dessin numéro 1. La lampe Le schéma numéro L'alimentation La lampe L'interrupteur Le dessin numéro 2. Le schéma numéro 2. L interrupteur se branche entre la pile et la lampe. L interrupteur se branche en série avant ou après la lampe. Lorsque l interrupteur est ouvert, il empêche le courant électrique de circuler. La lampe est éteinte. Lorsque l on appuie sur le bouton poussoir, l interrupteur ferme le circuit et le courant circule. La lampe s allume.

9 LES CONDUCTEURS ET LES ISOLANTS 1) Définition : Un matériau conducteur de l électricité laisse passer le courant électrique. Un matériau isolant ne laisse pas passer le courant électrique. 2) Le montage pour tester les matériaux : L'objet à tester (une pièce de monnaie par exemple) 1 Titre : le test de conductivité. Dans le montage ci-dessus, si l objet à tester est formé d un matériau conducteur de l électricité, alors le courant circule et l ampoule s allume. Par contre, si l objet à tester est formé d un matériau isolant, alors le courant ne circule pas et l ampoule reste éteinte. Sortez 10 objets faits de matériaux différents. Testez-les avec le montage décrit ci-dessus (remplacez la pièce de monnaie par l objet à tester). Notez les résultats dans le tableau cidessous : Les conducteurs (l ampoule s éclaire). Le matériau dont est fait L objet testé : l objet : Une pièce de Du nickel monnaie. (un métal). Les isolants (l ampoule reste éteinte). Le matériau dont est fait L objet testé : l objet : Un protègecahier. De la matière plastique. 3) Conclusion : Les métaux (aluminium, argent, chrome, cuivre, étain, fer, nickel, or, plomb, tungstène, zinc) et les alliages (mélanges avec au moins un métal comme l acier, le bronze, le laiton) sont conducteurs de l électricité.

10 Le bois, le papier, la matière plastique, le verre, le caoutchouc, l air sec sont des isolants. 4) Les liquides : Avec un testeur de conductivité, on note que l eau laisse passer le courant électrique surtout si elle n est pas pure. Le testeur de conductivité L'eau 5) Le corps humain : Le testeur de conductivité réagit quand on l utilise sur la peau, même sèche. Il réagit même lorsque l on fait une chaîne de plusieurs élèves. Le corps humain est suffisamment conducteur pour s électrocuter, surtout en présence d eau ou d humidité. Les tensions supérieures à 10 volts sont dangereuses. (25 volts dans une pièce humide et 50 volts dans une pièce sèche).

11 LA LAMPE MINIATURE 1) Les parties de la lampe : Inscrivez sur le dessin ci-dessous la légende : l ampoule en verre, le culot, le filament, le plot central, un support de filament, la vis. Ecrire en rouge si le matériau est conducteur ou en bleu s il est isolant Une lampe miniature en coupe 1 L'ampoule en verre 4 Le filament en tungstène 2 3 Un support de filament Le culot en laiton 5 La vis en laiton Les conducteurs. Les isolants. Le trajet du courant. 6 Le plot central en plomb Tracer sur le dessin ci-dessus des flèches vertes indiquant le trajet du courant électrique dans la lampe (on suppose que le courant entre dans la lampe par le culot).

12 2) Le filament : Le filament chauffe lorsqu il est traversé par le courant électrique. Sa température dépasse les 3000 C. Il se met à briller. Le tungstène est le seul métal à résister à une telle température sans fondre. 3) L ampoule en verre : L ampoule protège le filament des chocs, de la poussière. Elle évite de poser sa main dessus et de se brûler. Mais surtout, l ampoule empêche le filament d être en contact avec le gaz dioxygène de l air. Expérience : On branche une lampe dont on a cassé l ampoule. - + L'alimentation La lampe La lampe cassée avant d être branchée. - + L'alimentation La lampe La lampe cassée branchée. Sans ampoule en verre, le filament brûle instantanément dans le dioxygène de l air. Le fabriquant a enlevé l air de l ampoule et l a remplacé par un gaz inerte qui ne permet pas au filament de brûler (Krypton, Xénon, gaz halogène ).

13 ADAPTER LA LAMPE AU GENERATEUR C est le générateur (pile, alimentation stabilisée ) qui impose sa tension (en volts) au récepteur (ampoule, moteur électrique ). Si la tension est trop forte aux borne d une lampe, elle éclaire très fort, mais grille très vite. Si la tension n est pas suffisante pour alimenter correctement la lampe, elle brille faiblement. Il faut donc choisir pour la lampe une tension voisine de celle du générateur. Pour le secteur (230 volts) une lampe de 220 à 240 volts. Pour une pile de 4,5 V une lampe de 3,5 V. L adaptation de la lampe La quantité de lumière La couleur de la lumière La durée de vie de la lampe La tension du générateur est trop forte La lampe éclaire fortement. La lumière est très blanche. La lampe grille très vite. La lampe est adaptée au générateur. La quantité de lumière est moyenne La lumière est blanche. La durée de vie moyenne d une lampe est d environ 1000 h. La tension du générateur est trop faible. La lampe éclaire faiblement. La lumière est jaune. La lampe dure très longtemps.

14 AVEC DEUX LAMPES 1) Un montage avec 3 fils : Brancher deux lampes avec le générateur, grâce à 3 fils électriques, pas plus. Les ampoules brillent faiblement. Dessiner en couleurs les fils qui manquent sur le dessin ci-dessous : - + Schématiser ci-dessous ce montage : Le dessin. 1 2 Le schéma. Dessiner sur le schéma ci-dessus (avec des flèches rouges) le trajet du courant dans les fils électriques. Les deux lampes sont montées en série (l une à la suite de l autre) parce que le courant traverse d abord la première lampe puis ensuite la deuxième lampe avant de revenir au générateur. C est le même courant qui alimente les deux lampes l une à la suite de l autre donc c est un montage en série. Il n y a qu un seul courant pour deux lampes donc c est un montage en série. Une conséquence du montage en série : si une des deux lampes grille, elle interrompt le passage du courant électrique et l autre lampe s éteint aussi.

15 2) Un montage avec 4 fils : Brancher deux lampes avec le générateur, grâce à 4 fils électriques, pas plus. Les ampoules brillent correctement. Dessiner en couleurs les fils qui manquent sur le dessin ci-dessous : + - Le dessin. - + Schématiser ci-dessous ce montage : Un autre dessin possible. 1 2 Le schéma. Dessiner sur le schéma ci-dessus (avec des flèches rouges et vertes) le trajet du courant dans les fils électriques. Les deux lampes sont montées en parallèle, l une aux bornes de l autre. La lampe 1 est branchée en dérivation aux bornes de la lampe 2. La lampe 2 est branchée en dérivation aux bornes de la lampe 1.

16 Le courant qui traverse la première lampe ne traverse pas la deuxième lampe avant de revenir au générateur. Le courant qui traverse la deuxième lampe ne traverse pas la première lampe avant de revenir au générateur. Chaque ampoule possède son propre courant. Chaque ampoule est directement branchée au + et au du générateur. Il y a deux courants pour deux lampes donc c est un montage en parallèle : les lampes sont branchées en dérivation l une aux bornes de l autre.

17 LA SECURITE ELECTRIQUE 1) Le court-circuit : On crée un court-circuit en reliant, accidentellement ou pas l entrée ou la sortie d un appareil électrique. Exemple de court-circuit : + - Lampe 5 V Un court-circuit Le montage ci-dessus fonctionne à l envers : Lorsque l on appuie pas sur l interrupteur, le courant traverse la lampe et la lampe brille. Dès que l on appuie sur le bouton-poussoir, le + et le du générateur sont reliés ensemble. Au lieu de passer par la lampe, le courant traverse l interrupteur. La lampe s éteint. On risque de détruire le générateur, car le courant électrique est trop fort. Expérience : On relie le + et le d une pile avec de la paille de fer très fine. La paille de fer La paille de fer brûle La paille de fer chauffe, rougit, puis se met à brûler. Il peut se passer la même chose à la maison, si on relie les deux bornes d une prise électrique, ou si deux fils électriques se touchent accidentellement. Les fils, étant traversés par une trop grande quantité de courant, deviennent très chauds et l installation peut brûler. On peut mettre le feu chez soi.

18 2) Les surintensités : Une surintensité apparaît si on branche trop d appareils sur la même prise électrique (prise multiple). Les fils, devant laisser passer trop de courant, s échauffent et l installation peut prendre feu. 3) Protéger l installation : LE COMPTEUR ELECTRIQUE QUI MESURE LA CONSOMMATION ELECTRIQUE DE VOTRE LOGEMENT LE DISJONCTEUR PRINCIPAL QUI COUPE LE COURANT DANS TOUT LE LOGEMENT Le disjoncteur se déclenche ou les fusibles fondent («les plombs sautent») lors d une surintensité ou d un court-circuit. Ils ouvrent le circuit électrique : le courant est coupé. Avant de ré-enclencher le disjoncteur ou de changer les fusible, il convient de chercher d où vient la panne et d y remédier. SALON CHAMBRES CUISINE CHAUFFAGE S DE BAINS 10 A 20 A 32 A 32 A 16 A Un groupe de disjoncteurs. Il suffit de repérer le groupe de disjoncteur abaissé pour savoir dans quelle pièce s est produit l incident électrique. Une fois que les appareils sont dépannés et le circuit réparé, on ré-enclenche les disjoncteurs. 32A 32A 16A 16A SALON CHAMBRES CUISINE CHAUFFAGE S DE BAINS 10 A 20 A 32 A 32 A 16 A 10 A Un groupe de fusibles : - à gauche trois paires de porte-fusibles à cartouches. Il suffit de les ouvrir et de remplacer les cartouches grillées par des cartouches de fusibles identiques. - à droite des fusibles plus anciens. On les retire de leur support et on les remplace par des neufs de même valeur.

19 Il est important de remplacer les fusibles grillés par des fusibles de même valeur. 4) L électrocution : Ne pas toucher un fil dénudé. Ne pas approcher les mains mouillées d un appareil électrique ou d un interrupteur. Ne pas envoyer d eau sur un circuit électrique. A la maison, le fil relié à la phase possède une tension de 230 volts! Le seul remède contre l électrocution est l attention : ne soyez pas tête en l air Premier type d accident : LA PHASE LE NEUTRE Le courant entre par un doigt, traverse la main et ressort par l autre doigt. (Les prises modernes sont équipées d éclipses pour éviter cet accident.) C est dangereux, car on se brûle la main. Deuxième type d accident, plus grave : LA PHASE LE NEUTRE Ouah! Ouaaille!.. LE SOL On ne touche que la phase. Le courant traverse le bras, le corps et revient à la centrale par le sol. C est l accident le plus dangereux, car le cœur, sur le trajet du courant, peut s arrêter.

20 5) La protection des personnes : La prise de terre est reliée au sol. Si un appareil métallique est défectueux, la prise de Terre dévie le courant vers le sol. LA PHASE LE NEUTRE LA TERRE Supposons que la machine à laver soit défectueuse : la phase est présente par accident sur les parties métalliques accessibles. Si nous touchons la machine à laver, le courant électrique traverse notre corps et revient à la centrale EDF par le sol. Nous sommes électrocutés. LE NEUTRE LA PHASE.. Ou Aï Aille! LE SOL

21 Normalement, la machine à laver possède une prise de terre reliée au sol. Le courant électrique s échappe par cette prise de terre. Le courant électrique qui revient de la machine à laver par le neutre est moins fort que le courant qui est arrivé à la machine par la phase. Le disjoncteur différentiel, qui compare le courant qui arrive dans l installation au courant qui repart de l installation s aperçoit de la perte d électricité. Le disjoncteur différentiel coupe alors le courant électrique. LE NEUTRE LA PHASE LE DISJONCTEUR DIFFERENTIEL Plus de courant à l'aller, Moins de courant au retour LA TERRE Des pertes de courant vers le sol LE SOL Le disjoncteur différentiel ayant ouvert le circuit électrique, le risque d électrocution disparaît. LE NEUTRE LE DISJONCTEUR DIFFERENTIEL LA PHASE.. Cool! C'est clair! LA TERRE LE SOL Si le courant qui sort de l installation est plus faible que celui qui y est entré, le disjoncteur différentiel coupe le courant. Le disjoncteur différentiel évite une électrocution possible. Il ne faut jamais toucher une personne qui s électrocute sans avoir arrêté le courant au niveau du compteur électrique. Sinon, on s électrocute soi-même à son contact.