BULLETIN SPÉCIAL N 2 Le circuit électrique Théorie un peu de réflexion Intro L électricité est une source d énergie. Une énergie que l on peut facilement transformer en mouvement, lumière ou chaleur. L électricité est en mouvement dans un circuit fermé. Le courant Courant (électrique): déplacement d électricité dans un conducteur (Robert illustré 2013). Le courant, c est de l électricité qui tourne en rond. A ne pas confondre avec l électricité statique. Littéralement, de l électricité qui ne bouge pas. Un exemple? La foudre, c est une décharge d électricité statique. Ou les cheveux qui se dressent sur ta tête parce que tu les as frictionnés (et donc chargés en électricité statique). 1
Le circuit électrique THEORIE UN PEU DE REFLEXION Les composants Que faut-il pour pouvoir parler de circuit électrique? UNE SOURCE DE TENSION La source de tension est une source d énergie électrique: une pile, une prise de courant... UN RÉCEPTEUR C est la différence de tension qui fait fonctionner le récepteur: une lampe, un frigo La différence de tension permet au courant de circuler. UN INTERRUPTEUR Un interrupteur permet d ouvrir et de fermer le circuit. Sans lui, la télé serait tout le temps allumée ou ta lampe de bureau brillerait jour et nuit. UN CONDUCTEUR / UN ISOLANT Les conducteurs sont des matériaux de faible résistance, qui laissent bien passer le courant: le fer, le cuivre (souvent utilisé pour les fils électriques), l aluminium, l argent, le zinc, le plomb... Les meilleurs conducteurs sont les métaux purs. Dans les conducteurs, on trouve des électrons libres. Les isolants sont des matériaux de haute résistance, qui ne laissent pas passer le courant: le bois, le verre, le caoutchouc, la porcelaine, le PVC, le polyester, le plastique... Il n y a donc pas d électrons libres dans un isolant. Les isolants nous protègent contre les dangers du courant électrique (p.ex. les gants en caoutchouc ou la gaine de plastique autour d un fil électrique). SOURCE DE TENSION CONDUCTEUR RÉCEPTEUR COMMUTATEUR 2
Le circuit électrique THEORIE UN PEU DE REFLEXION Et le corps humain? L eau de notre corps contient beaucoup de sels. Du coup, le courant peut circuler à travers le corps, même si celui-ci a une résistance relativement élevée. Voilà pourquoi il vaut mieux ne pas toucher un appareil électrique quand tu as les mains mouillées. La pile Une pile branchée dans un circuit électrique fermé est une source d électrons, qui circulent du pôle négatif (-) vers le pôle positif (+). Les piles transforment cette énergie chimique en énergie électrique. Dans une pile rechargeable, que l on appelle une batterie (comme dans une voiture), les électrons libres se redéplacent du pôle positif (+) au pôle négatif (-) pendant la recharge. Le processus augmente la tension dans la pile, qui est de nouveau capable de fournir du courant. Série ou parallèle Si tu places deux récepteurs ou plus dans un circuit électrique, tous recevront du courant. Mais la quantité d énergie qu ils reçoivent dépend entre autres de la manière dont ils sont connectés. Si les récepteurs sont placés les uns derrière les autres (en série), la tension fournie par la source est répartie sur les différents récepteurs. Dans un montage en série, la tension qui arrive sur chaque récepteur sera donc plus faible. Du coup, les récepteurs pourront fournir moins de puissance que s ils étaient seuls sur le circuit électrique (la lumière produite par les ampoules sera moins intense). Et si un récepteur est défectueux, le circuit électrique s interrompt. Dans un montage en série, tous les récepteurs utilisent donc successivement une partie du courant électrique. EXEMPLE: les ampoules d une guirlande de Noël. montage en série Dans le cas d un montage en parallèle, chaque récepteur reçoit son propre embranchement dans le circuit électrique. Si l un des récepteurs tombe en panne, les autres continuent de fonctionner. Grâce à ces embranchements, chaque récepteur reçoit 100% de la tension de la source, c est-à-dire un courant plus fort que si ces mêmes récepteurs étaient montés en série. Du coup, les récepteurs peuvent fonctionner à pleine puissance et la lumière produite par les ampoules a une intensité maximale. Bref: dans un montage en parallèle, le courant est divisé entre les récepteurs individuels (ou circuits partiels) et la tension est identique sur tous les récepteurs. EXEMPLES: les phares d une voiture un lustre. montage en parallèle 3
Le circuit électrique THEORIE UN PEU DE REFLEXION Tension = Volt = V La tension est la force avec laquelle les électrons se déplacent du pôle négatif (-) au pôle positif (+). On pourrait comparer la tension à la différence de pression entre deux tonneaux d eau placés à des hauteurs différentes. Si l on relie les tonneaux par un tuyau, l eau du tonneau du haut va s écouler vers le tonneau du bas. En Europe, la norme est de 230 volts. Aux Etats-Unis, elle est de 110 volts. La tension se mesure avec un multimètre. Intensité = Ampère = A Le débit de charges électriques qui s écoule à travers un conducteur est baptisé intensité du courant et s exprime en ampères (A). Plus simplement: c est la puissance du courant électrique ou la quantité d électrons en mouvement. Puissance = Watt = W Pour calculer la puissance, que l on exprime en watts (W), il faut multiplier la tension par l intensité du courant. Résistance = Ohm = Ω La résistance est l opposition que les électrons rencontrent, ce qui les empêche d avancer à leur guise. 4
Le circuit électrique PRATIQUE PRIORITE A L ACTION Pratique priorité à l action Explique avec tes propres mots Définis le mot "courant". Quels sont les meilleurs conducteurs? Donne 3 exemples. Pourquoi ne faut-il pas toucher un appareil électrique lorsque tu as les mains mouillées? Comment appelle-t-on une pile rechargeable? Pourquoi as-tu besoin d un adaptateur si tu voyages aux USA? 5
Le circuit électrique PRATIQUE PRIORITE A L ACTION A toi de dessiner Dessine un circuit électrique avec une sonnette. Indique: la source de tension, le récepteur, l interrupteur, le conducteur. conducteur source de tension commutateur lampe cloche 6
Le circuit électrique PRATIQUE PRIORITE A L ACTION Dessine un montage en série et un montage en parallèle, avec 2 points lumineux. conducteur source de tension commutateur lampe 7
Le circuit électrique PRATIQUE PRIORITE A L ACTION En ligne ENCORE PLUS D EXERCICES ET D EXPÉRIENCES? Va donc jeter un coup d œil sur notre site web www.accrosdelauto.be: jouons et expérimentons. http://www.accrosdelauto.be/fr/fabrique-ton-circuit-lectrique/ http://www.accrosdelauto.be/fr/cr-atif-avec-du-courant/ http://www.accrosdelauto.be/fr/fabrique-un-lectro-aimant/ http://www.accrosdelauto.be/fr/construis-une-pile-au-citron/ Tu y retrouveras des tonnes d expériences en ligne. A faire et à refaire! 8