8. Electricité Mise en contexte. Electricité

148 8. 8.1. Mise en contexte Quels mots connais-tu en relation avec l électricité? Aujourd hui tu peux difficilement t imaginer un monde sans électricité. Elle est présente dans presque tous les domaines de la vie : téléphone portable, ordinateur, télévision, lecteur mp3, réfrigérateur, ampoule, lave-vaisselle, four, rasoir,... Apple Inc. Des phénomènes liés à l électricité existent depuis toujours dans la nature. Le plus impressionnant de ces phénomènes est l éclair.

149 8.2. Circuits électriques Quelles conditions doivent être vérifiées pour faire briller une ampoule? 8.2.1. Éléments d un circuit électrique Pour qu un circuit électrique simple puisse fonctionner correctement il doit vérifier certaines conditions. Un circuit électrique contient différents composants élémentaires : une source (de courant, de tension), p.ex. une pile un récepteur, p.ex. une ampoule électrique, un fer à repasser Un circuit électrique doit être fermé : les différents composants sont reliés par des conducteurs électriques (fils de connexion). Fig. 1 : Interrupteur ouvert Beaucoup de circuits possèdent des interrupteurs pour ouvrir ou fermer les circuits à volonté. Si l interrupteur est ouvert, le circuit n est pas fermé et aucun courant ne circule : l ampoule ne brille pas (Fig. 1). Si l interrupteur est fermé, le circuit est fermé et le courant circule: l ampoule brille (Fig. 2). Fig. 2 : Interrupteur fermé 8.2.2. Sources de tension / courant électrique Quelles sources de tension électrique connais-tu? Sources de tension / courant électrique Varta Pile 1,5 V à 9 V Dynamo 6 V Accumulateur 12 V Prise domestique 230 V Boîte d alimentation 0 V à 24 V 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

150 Exercice :* d) Cite pour différents appareils électriques la source de courant utilisée. e) Cite d autres sources de courant électrique. Attention! Il y a des risques liés à l utilisation des appareils électriques. Les consignes suivantes sont à respecter : Ne réalise jamais d expériences en utilisant une prise domestique (tension électrique : 230 V). Nous utilisons des piles ou des boîtes d alimentation (basse tension : 1,5 V (pile AA) à 24 V). Ne démonte jamais des appareils électriques, même s ils ne sont pas branchés à une prise. Même lors d expériences à basse tension, les appareils peuvent être endommagés! Fais attention au branchement correct! 8.2.3. Schémas de montage Comment dessiner un circuit électrique? Pourquoi utiliser des schémas de montage? La représentation d un circuit par des schémas de montage est plus claire qu un schéma réaliste ou une photo (surtout quand les circuits contiennent beaucoup d éléments). On utilise alors des symboles électriques. Le tableau suivant donne quelques symboles électriques. Symboles électriques usuels : conducteur (fil de connection) connexion de deux fils (noeud) ampoule sonnerie interrupteur ouvert interrupteur fermé commutateur (interrupteur va-et-vient) bouton poussoir pile boîte d alimentation croisement de deux fils de connexion (sans contact)

151 Exemples : Les circuits électriques des Fig. 1 et 2 de la page 149 peuvent être représentés par les schémas de montage suivants. Fig. 1 : Schéma de montage (interrupteur ouvert) Fig. 2 : Schéma de montage (interrupteur fermé) Vocabulaire Une borne est une part du circuit à laquelle un appareil peut être relié à un circuit électrique. Un appareil avec deux bornes est appelé un dipôle. Exemple : Une ampoule est un dipôle (Fig. 3). Un noeud est une part à laquelle deux fils de connexion se rejoignent. Exemple : Les deux «points noirs» sur le schéma de la Fig. 4. Une branche est la partie d un circuit électrique qui relie deux noeuds. Exemple : Le circuit sur le schéma de la Fig. 4 contient 3 branches, marquées en trois couleurs différentes. L électricité est le phénomène mis en évidence lors des expérience, le courant électrique circule dans un circuit électrique. Exemple d utilisation : «Un courant électrique circule à travers une ampoule lorsqu elle brille.» Il ne faut pas dire : «Il y a de l électricité dans une ampoule lorsqu elle brille.» L intensité du courant électrique indique la «quantité» de courant qui circule. Elle peut être petite ou grande. Exemple : «L intensité du courant à travers l ampoule est plus grande si l ampoule brille plus fortement.» Il ne faut pas dire : «L électricité dans l ampoule est plus grande lorsqu elle brille plus fortement.» Fig. 3 : Une ampoule a deux bornes Fig. 4 : Schéma de montage d un circuit électrique avec deux noeuds et trois branches 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

152 8.2.4. Conducteurs et isolants électriques (6 ème ) Est-ce que tous les matériaux conduisent le courant électrique? Définitions : Un conducteur électrique est un matériau qui permet le passage du courant électrique. Un isolant électrique est un matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique. Comment peut-on vérifier si un matériau est un conducteur ou un isolant? Expérience R Un circuit électrique fermé ne peut fonctionner que si toutes ses composantes sont reliées par des conducteurs électriques. Ainsi tu peux tester si un matériau est un conducteur en le plaçant dans un circuit électrique contenant une ampoule. Si l ampoule brille, alors le matériau est un conducteur, sinon il s agit d un isolant. Dispositifs expérimentaux Remarque : méthode qualitative La méthode décrite n est qu une méthode qualitative (qui ne conduit pas à un résultat mesuré), car il se peut qu un matériau soit conducteur, mais que l ampoule ne s allume quand même pas, si l intensité du courant électrique qui la traverse n est pas suffisamment élevée. Pour faire une mesure quantitative (plus précise) tu peux remplacer l ampoule par un ampèremètre (voir fiche T.P. à la page 263 et chapitre 8.4 à la page 179). Fig. 1 : Matériau solide Fig. 2 : Matériau liquide Tableau de mesure Matériau Observation Conclusion Verre Graphite Bois Fer Cuivre Laiton Acide chlorhydrique Eau de robinet

153 Eau salée Eau distillée Matériau Observation Conclusion Corps humain (Mains sèches) Corps humain (Mains humides) Remarques La plupart des gaz sont des isolants. L air est également un isolant. Dans certaines situations extrêmes, l air peut pourtant conduire l électricité. On parle alors de décharge électrique. Exemple : l éclair. Le corps humain, qui contient de l eau riche en sels minéraux dissous, est un conducteur électrique. Le corps humain est traversé par un courant électrique, lorsqu il fait partie d un circuit électrique. Même un courant assez faible suffit pour provoquer des contractions douloureuses, la perte de conscience ou même un arrêt cardiaque. 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

154 8.2.5. Effets du courant électrique (6 ème ) Comment remarques-tu la présence d un courant électrique? Quelles effets du courant connais-tu? L effet calorifique Quels paramètres peuvent influencer la chaleur produite par un fil conducteur? Formule des hypothèses! Expérience 1 Un fil mince en fer est serré entre deux supports isolants. Au milieu du fil est attaché une petite masse (Fig. 1). Le fil est branché à une source de tension et l intensité du courant est progressivement augmentée. Observation Le fil baisse au milieu. Si on augmente l intensité du courant, le fil s échauffe et devient incandescent (Fig. 2). D abord avec un rouge foncé, ensuite en rouge clair, puis blanc R. Si l intensité du courant devient trop élevée, le fil fond. Conclusion Le fil baisse au milieu, parce qu en se chauffant, il s étend. L effet calorifique dépend de l intensité du courant électrique : un courant plus intense entraîne une plus grande augmentation de la température. Expérience 2 Un fil métallique épais et un fil métallique mince sont parcourus par un courant de même intensité. Un morceau de papier est placé sur les fils. Observation Le morceau de papier sur le fil mince brûle plus tôt que celui sur le fil épais. Conclusion Fig. 1 : Dispositif expérimental de l expérence 1 Fig. 2 : Fil métallique incandescent Remarque : température et couleur La couleur du fil est lié à sa température : rouge foncé : ~ 600 C rouge clair : ~ 1000 C blanc : ~ 1500 C L effet calorifique dépend de l épaisseur du fil : un fil épais chauffe plus qu un fil mince (pour une même intensité du courant).

155 Expérience 3 Des fils de différents matériaux métalliques, mais de même épaisseur sont parcourus par un courant de même intensité. Un morceau de papier est placé au milieu de chacun des fils. Observation Les morceaux de papier ne brûlent pas en même temps. Conclusion Les fils ne chauffent pas de la même façon. L effet calorifique dépend du matériau duquel est fait le fil R. Expérience 4 Un fil métallique droit et un fil métallique enroulé sont parcourus par un courant de même intensité. Observation Le fil enroulé s échauffe plus. Conclusion Remarque : Les fils des appareils de chauffage sont souvent des alliages. Le chrome-nickel est particulièrement bien adapté à supporter des hautes températures. L effet calorifique dépend de la forme du fil. L effet magnétique Expérience 5 : Expérience d Oersted H Une aiguille aimantée (aiguille de boussole) est placée sous une tige en cuivre. La tige est branchée à une source de tension. La tige est parcourue par un courant électrique. Observation Si le fil est traversé par un courant électrique, l aiguille de boussole tourne. Sans courant électrique Conclusion Avec courant électrique Un conducteur parcouru par un courant électrique crée dans son voisinage un champ magnétique. Historique : Oersted Hans Christian Oersted (1777 à 1851) est un physicien et chimiste danois. Il découvre en 1819 en utilisant une aiguille de boussole l effet magnétique du courant électrique. Il déclenche le développement de l étude de l électricité et de l électrotechnique. 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

156 Applications : Un électro-aimant est formé d un fil enroulé (bobine) dans lequel on a introduit un noyau de fer. Si la bobine est parcourue par un courant électrique, elle attire des clous : elle agit comme un aimant. Si le courant électrique tombe à zéro, les clous retombent : la bobine n agit plus comme un aimant. Des électro-aimants sont utilisés aux parcs à ferraille («Schrottplatz») pour déplacer les voitures. Le coupe-circuit automatique (voir page 158). Fig. 1 : Une bobine contenant un noyau de fer parcouru par un courant électrique agit comme électro-aimant et permet d attirer des clous Expérience à domicile Tu peux construire un électro-aimant avec une pile, un clou et un fil (voir Fig. 2). L effet lumineux La lumière peut être produite de deux façons différentes par un courant électrique : Lumière par incandescence : un filament métallique est porté à incandescence (température élevée). Exemple : ampoules traditionnelles à filament; voir expérience 1). Lumière par électroluminescence : un gaz excité par un courant électrique émet un rayonnement d une couleur caractéristique. En changeant le revêtement du tube on peut changer la couleur de la lumière émise. Exemple : tubes luminescents (Fig. 3) Fig. 2 : Électro-aimant formé d un clou enroulé avec un fil Fig. 3 : Tube luminescent avec (à gauche) et sans (à droite) revêtement fluorescent Remarque : Il existe aussi un effet chimique du courant électrique.

157 8.2.6. Court-circuit Que ce passe-t-il lorsqu il n y a pas de récepteur dans un circuit? Définition : Un court-circuit existe si dans un circuit électrique les bornes d une source de courant électrique sont directement reliées et s il n y a pas de récepteur dans le circuit. Exemples : Les schémas de montage des Fig. 1 et 2 ci-dessous montrent des court-circuits. Ils contiennent un «chemin» que le courant électrique peut prendre dans lequel il n y a pas de récepteur (ampoule). Remarque : Ampoule ou fil? Sur le schéma de la Fig. 2 le courant passe par le fil (en rouge) et non par l ampoule, car l ampoule s oppose plus au passage du courant que le fil (La résistance électrique de l ampoule est plus élevée que celle du fil). Le courant électrique prend le chemin qui s oppose le moins au passage du courant. Fig. 1 : Schéma d un circuit ne contenant pas de récepteur. (court-circuit) Fig. 2 : Schéma d un circuit où une branche est créé qui ne contient pas de récepteur (fil rouge) R (court-circuit) Tu peux également mettre en court-circuit uniquement certains éléments d un circuit électrique. Exemple : sur le circuit schématisé sur la Fig. 3, l ampoule de gauche est mise en court-circuit par le fil rouge (elle ne brille pas) et l ampoule de droite fonctionne normalement. Fig. 3 : Schéma d un circuit dans lequel l ampoule gauche est mise en court-circuit Dangers d un court-circuit Si un court-circuit existe, l intensité du courant électrique devient très élevée et les fils de connexion peuvent s échauffer et fondre. Un court-circuit peut être dangereux et doit être évité. Pour éviter les dangers d un court-circuit on branche des fusibles ou des coupe-circuit automatiques dans les circuits. 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

158 Les fusibles («Schmelzsicherungen») contiennent un fil métallique mince. Si l intensité du courant électrique devient trop élevée (lors d un court-circuit) le fil mince fond. Le circuit est ouvert et le courant ne circule plus. Les autres éléments du circuit sont protégés. Le fusible n est pas réutilisable ; il doit être échangé. Vidéo : Le court-circuit Exercice :** La Fig. 2 montre un fusible démonté. Le fil mince est encore visible (encerclé). Explique le rôle du sable dans le fusible. Fig 1 : Symbole électrique d un fusible fil mince sable Fig 2 : composantes d un fusible Dans le coupe-circuit automatique ou disjoncteur (Fig. 3) il n y a plus de fil qui fond. Il utilise l effet magnétique (bobine) et l effet calorifique (bilame) du courant électrique pour ouvrir le circuit. Si le disjoncteur a sauté, il suffit de commander un interrupteur pour fermer à nouveau le circuit. interrupteur noyau de fer bobine bilame Pour en savoir plus Comment fonctionne un coupe-circuit automatique? Les vidéos suivantes illustrent les deux principes utilisés dans le disjoncteur : Vidéo : Coupe-circuit automatique (effet magnétique) Vidéo : Coupe-circuit automatique (effet calorifique) Fig. 3 : Coupe à travers un coupe-circuit automatique

159 8.2.7. Différents types de circuits Le plus souvent on branche plusieurs récepteurs à une source de tension. Situation-problème Alors que certaines guirlandes décoratives (Fig. 1) s éteignent lorsqu une ampoule est «grillée», les spots (Fig. 2) restent allumés si l un d eux est «brulé». Fig. 1 : Guirlande électrique Fig. 2 : Spots Quelle différence peut exister entre l association des lampes de la guirlande et celle des spots du luminaire? Formule des hypothèses! Vérification expérimentale Imagine et réalise deux circuits adaptés aux deux cas de la situation-problème. Dans un circuit série les récepteurs sont branchés en série, c.-à-d. les uns derrière les autres. Tous les récepteurs sont traversés par un même courant électrique. Il n y a pas de noeud. Exemple : Sur le schéma de la Fig. 3 les deux ampoules sont branchées en série. Fig. 3 : Circuit série Propriété : Si un des récepteurs ne fonctionne plus, alors l autre ne fonctionne plus non plus, car le circuit est ouvert. Sur la guirlande électrique les ampoules sont placées en série ; si l une d elles ne fonctionne plus, les autres s éteignent aussi. Dans un circuit parallèle le courant électrique principal se divise en courants partiels traversant les différents récepteurs. Il y a au moins deux noeuds. Exemple : Sur le schéma de la Fig. 4 les deux ampoules sont branchées en parallèle. Propriété : Si un des récepteurs ne fonctionne plus, alors l autre continue à fonctionner, car le circuit reste fermé. Les spots sont branchés en parallèle ; si un des spots ne fonctionne plus, les autres continuent à briller. Fig. 4 : Circuit parallèle ou circuit en dérivation 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

160 8.2.8. Exercices Exercice 1 :* Donne les noms des éléments du circuit électrique à côté. Exercice 2 :* a) Cite des appareils électriques qui utilisent l effet calorifique. b) Cite des appareils où l effet calorifique du courant n est pas voulu. Exercice 3 :* Indique si les circuits suivants sont des circuits série ou des circuits parallèle. Justifie ta réponse! Exercice 4 :* a) De quel matériau sont faits les fils de connexion? Explique! b) Explique pourquoi les fils de connexion sont entourés d une gaine en matière plastique. Exercice 5 :* Remplis le tableau ci-dessous avec des «0» et «1» («0» : ampoule éteinte ; «1» : ampoule allumée) en te référant au schéma de montage ci-contre. A B L 1 L 2 fermé fermé ouvert ouvert ouvert fermé ouvert fermé

161 Exercice 6 :** Classe les éléments d un poteau électrique et d une ampoule en conducteurs et isolants électriques. Exercice 7 :** Pour le schéma de montage à côté : Indique quelles ampoules brillent. Dessine le chemin pris par le courant électrique. Indique quels interrupteurs doivent être fermés pour que seules les ampoules 2 et 4 brillent. Exercice 8 :** Fais un tableau que tu remplis avec toutes les combinaisons possibles pour les positions des interrupteurs du schéma de montage ci-contre. Utilise des «0» et «1» pour indiquer si les ampoules sont allumées ou éteintes («0» : ampoule éteinte ; «1» : ampoule allumée). Interrup- Interrup- Interrup- Ampoule Ampoule Ampoule teur A teur B teur C L 1 L 2 L 3.................. 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

162 Exercice 9 :** a) Voici des photos de circuits électriques. - + Explique dans chaque cas pourquoi l ampoule ne brille pas. Dessine pour chaque circuit un schéma de montage clair et simple. Explique s il y a un danger pour un des circuits. b) c) d) - + - + - + Exercice 10 :** Fais un tableau que tu remplis avec toutes les combinaisons possibles pour les positions de l interrupteur et du commutateur du schéma de montage ci-contre. Utilise des «0» et «1» pour indiquer si les ampoules sont allumées ou éteintes («0» : ampoule éteinte ; «1» : ampoule allumée). Interrupteur A Commutateur B Ampoule L 1 Ampoule L 2 Ampoule L 3 - - - - - Exercice 11 :** Voici des photos de circuits électriques. Dessine un schéma de montage clair et simple de chacun des circuits. a) b) c)

163 Exercice 12 :** Remplis le tableau ci-dessous avec des «0» et «1» («0» : ampoule éteinte ; «1» : ampoule allumée) en te référant au schéma de montage ci-contre. Interrupteur A Interrupteur B Ampoule L 1 Ampoule L 2 fermé fermé ouvert ouvert ouvert fermé ouvert fermé Exercice 13 :** Sur les schémas de montage ci-dessous : Marque les endroits où il y a un court-circuit par un. Marque les ampoules qui brillent. Marque le chemin pris par le courant électrique. Exemple : Solution : a) b) c) d) e) 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

164 Exercice 14 :** Une sonnerie doit être utilisée à partir de deux endroits différents. Aux deux endroits se trouvent des boutons poussoir. Dessine le schéma de montage correspondant. Exercice 15 :** Lorsque tu ouvres une des portes d une voiture une ampoule s allume. Si l autre porte est ouverte, l ampoule reste allumée, c est-à-dire l ampoule est allumée aussi longtemps qu au moins une porte est ouverte. a) Dessine le schéma de montage correspondant en remplaçant les portes par des interrupteurs. b) Un interrupteur fermé correspond-il à une porte ouverte ou fermée? Exercice 16 :** En roulant pendant la nuit en voiture, les deux phares avant, les phares arrières et l ampoule qui éclaire la plaque d immatriculation doivent être allumés. Les lampes ne s allument que si la clé de contact est mise et si l interrupteur pour commander les phares est fermé. En plus on veut qu une panne d une lampe n ait pas d influence sur les autres lampes. Dessine le schéma de montage correspondant. Exercice 17 :*** La lampe d une cage d escalier doit être allumée et éteinte indépendamment de deux endroits différents. Dessine le schéma de montage correspondant. Conseil : Il faut utiliser des commutateurs. Exercice 18 :*** Dessine le circuit électrique créé lorsqu un animal touche une clôture électrique.

165 Exercice 19 :*** Le «gong» de la Fig. 1 est utilisé avec un bouton poussoir : Si tu pousses le bouton, le circuit est fermé. Si tu relâches le bouton, le circuit est ouvert. a) Explique ce qui se passe dans le «gong» si tu pousses le bouton. b) Explique ce qui se passe dans le «gong» si tu lâches le bouton. Conseil : Utilise dans ton explication les termes : bobine, courant électrique, ressort, noyau de fer, plaque métallique, «ding», «dong» Exercice 20 :*** (Pour en savoir plus) a) Décris les observations si tu fermes l interrupteur du circuit de la Fig. 2. Fig. 1 : Photo et schéma d un gong b) Explique ces observations. Utilise les mots : interrupteur, court-circuit, électro-aimant, courant électrique, circuit ouvert. Fig 2 : Modèle d un coupe-circuit automatique 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

166 8.3. Charges électriques 8.3.1. Mise en contexte Tu es certainement déjà sorti d une voiture en ressentant un choc électrique (décharge électrique). Tu t es probablement déjà coiffé les cheveux et remarqué qu ensuite les cheveux sont attirés par le peigne. En enlevant un pull en laine tu as peut-être déjà entendu des crépitements. Ces phénomènes sont dûs à l électrisation de la matière. Un des phénomènes les plus impressionnants liés à l électrisation sont les éclairs. Quelle est l origine de cette électrisation? Comment peut-on l expliquer?

167 8.3.2. Expériences de mise en évidence Voici d autres expériences qui permettent de mettre en évidence l électrisation d un corps. Expérience 1 Tu frottes une règle contre un pull. Tu approches la règle frottée de quelques bouts de papier. Observation La règle attire des objets légers comme les rognures de papier. Expérience 2 Tu frottes un ballon («Luftballon») contre le pull ou contre les cheveux et tu touches un mur plat avec le ballon. Observation Le ballon reste attaché au mur. (En approchant le ballon des cheveux ceux-ci sont attirés, mais se repoussent les uns des autres.) Expérience 3 Tu frottes une baguette en PVC (plastique) avec de la laine et tu l approches d un jet d eau. Observation Le jet d eau est dévié (change de direction) vers la baguette. Expérience à domicile Mets des chaussettes en laine et déplace-toi sur un tapis sans lever les pieds. Puis approche-toi d une autre personne ou d un objet. Décris tes observations. Vocabulaire Nous disons que la règle, le ballon et la baguette sont électrisés par frottement. Un objet électrisé peut attirer d autres objets. Comment pouvons-nous expliquer ces phénomènes? 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

168 8.3.3. Propriétés des charges électriques Expérience Une baguette en PVC est attachée de sorte qu elle puisse tourner librement. Elle est frottée avec du papier ou avec une peau de chat. a) Tu approches de la baguette une deuxième baguette en PVC frottée. Observation La baguette attachée est repoussée par la deuxième baguette. b) Tu approches de la baguette une baguette en verre frottée. Observation La baguette attachée est attirée par la baguette en verre. Conclusion Pour expliquer cette expérience nous introduisons le modèle des charges électriques. Pour expliquer le comportement différent des baguettes nous avons besoin de deux types de charges électriques. Nous les appelons les charges électriques positives et les charges électriques négatives. Les charges élecrtiques négatives sont appelées électrons. H Les deux baguettes en PVC sont chargées de la même façon et elles se repoussent. La baguette en verre et celle en PVC sont chargées de façon différente et s attirent. Schéma d une charge (électrique) négative Schéma d une charge (électrique) positive Historique : électron / électrisation Les phénomènes d électrisation sont connus depuis l antiquité. Déjà Thalès de Milet (vers 624 av. J.-C. à vers 546 av. J.-C.), philosophe, scientifique et mathématicien grec frottait de l ambre jaune («Bernstein») avec une peau de chat. Le mot électron vient du grec «elektron» (ήλεκτρον) pour ambre. Des charges de même signe se repoussent Des charges électriques de même signe se repoussent. Des charges électriques de signes opposés s attirent. Les corps sont chargés par frottement. Le frottement provoque une séparation de charges. Des charges passent d un corps à un autre. Des charges de signes opposés s attirent Une étude plus détaillée peut montrer que lors de l électrisation par frottement ce sont les charges négatives qui sont mobiles et passent d un corps à un autre, alors que les charges positives restent fixes à leur place.

169 Si le nombre de charges positives et égal au nombre de charges négatives, un corps est neutre. Corps neutre : autant de charges positives que de charges négatives Un corps neutre porte le même nombre de charges positives que de charges négatives. Si un corps porte plus de charges positives que de charges négatives, le corps est chargé positivement. Il a perdu des charges négatives : il a un défaut de charges négatives. Un corps chargé positivement a un défaut de charges négatives. Si un corps porte plus de charges négatives que de charges positives, le corps est chargé négativement. Il a reçu des charges négatives : il a un excès de charges négatives. Un corps chargé négativement a un excès de charges négatives. Corps chargé positivement : défaut de charges négatives Corps chargé négativement : excès de charges négatives Avant et après le frottement la charge totale est la même. Les charges passent seulement d un corps à un autre. La charge électrique est une grandeur conservée. La charge électrique totale est la même avant et après un processus. Quelle charge porte quelle baguette? Pour déterminer le signe des charges électriques portées par un corps on peut utiliser une lampe à lueur. Il s agit d un tube en verre contenant le gaz néon. Le tube contient deux électrodes. Si tu touches un corps chargé, l électrode du côté par lequel entrent les charges négatives s allume brièvement. En même temps le corps chargé se décharge, c est-àdire devient à nouveau neutre. Lampes à lueur 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

170 8.3.4. Modèle atomique de Thomson Les charges sont-elles crées lors du frottement des corps? Nous savons maintenant que la matière renferme des charges électriques. Or, si la matière renferme de telles charges, il faut que les atomes, qui constituent la matière, en renferment aussi. Mais le modèle atomique de Dalton que nous connaissons n explique pas la présence de charges dans les atomes. C est pourquoi il fallait, suite à toutes ces nouvelles découvertes sur l électricité, développer un nouveau modèle atomique. Résumons les découvertes dont ce nouveau modèle doit tenir compte et qu il doit expliquer : Les atomes renferment des électrons ; Les atomes renferment également des charges positives ; Il est facile d arracher des électrons aux atomes, alors que les charges positives semblent coller au corps de l atome. Le physicien anglais Joseph John Thomson présentait en 1903 son modèle de l atome. Il se basait sur le modèle de Dalton, en y incorporant les nouvelles découvertes : Joseph John Thomson Thomson s imaginait l atome comme une sphère compacte de matière (comme le modèle de Dalton) qui est chargée positivement. Les électrons sont localisés à l intérieur de cette sphère. De cette façon, la neutralité électrique de l ensemble est garantie. Ce modèle est encore appelé «pudding model», puisque la disposition des électrons dans l atome ressemble à celle de fruits confits dans un gâteau. Toute la matière renferme des charges électriques. 8.3.5. Interprétation des expériences de mise en évidence de la page 167. Expérience 1 : R Avant le frottement la règle et le pull sont neutres. Lors du frottement la règle et le pull sont électrisés. Des charges électriques négatives (électrons) sont arrachées de la surface du pull et passent sur la règle. Après le frottement le pull est chargé positivement et la règle est chargée négativement. Remarque : L interprétation des autres expériences est faite sous forme d exercice (voir section 8.3.7 à la page 172).

171 8.3.6. Phénomène naturel : l éclair Comment est créé un éclair? Lorsque la différence de charge entre deux corps devient suffisamment grande il peut y avoir une décharge électrique. Des éclairs sont des décharges électriques entre des régions qui portent des charges électriques différentes qui ont lieu dans les nuages ou entre un nuage et le sol. Les éclairs sont observés lors d un orage. Les nuages d orages se forment lorsque de l air humide monte et se condense. Comme résultat de collisions et d autres interactions entre particules de glace et d eau, les particules de glace portent une charge électrique positive et les grandes particules d eau portent des charges électriques négatives. Une séparation des charges sur un grand espace est créé par les forts courants d air dans le nuage. Les particules de glace se retrouvent dans la partie supérieure du nuage qui est chargée positivement. La partie inférieure du nuage est chargée négativement. Par influence électrique (voir section 8.3.8) les charges négatives de la Terre sont repoussées vers le bas. Les charges négatives du nuage et les charges positives de la Terre s attirent. Si la différence de charge est suffisamment élevée, les charges se déplacent. Les charges négatives sont plus mobiles que les charges positives, les charges se déplacent essentiellement à partir du nuage. Après que les premières charges du nuage et la Terre se rejoignent, d autres charges se déplacent rapidement avec émission de lumière : c est l éclair. La décharge provoque un échauffement de l air. Au centre du canal la température peut atteindre 30 000 C. L air chauffée se détend rapidement et créé une onde de choc qui est à l origine du tonnerre. Comment se comporter en cas d un orage? a) Évite que ta tête soit le point le plus élevé du terrain. Accroupis-toi en rapprochant les pieds. b) Ne prends pas refuge sous des arbres. c) Ne te baigne pas en plein air et ne fait pas de la voile. d) Les espaces entourés de métal sont des endroits sûrs durant un orage (cage de Faraday ; p.ex. la voiture). Remarque : Machine de Wimshurst La machine de Wimshurst permet de créer des étincelles (petits éclairs) en tournant la manivelle en utilisant l électrisation par frottement et par influence. 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

172 8.3.7. Exercices Exercice 1 :* a) Complète les schémas R des figures ci-dessous pour que la baguette en verre et la laine soient neutres avant le frottement et que la baguette en verre soit chargée positivement après le frottement. b) Précise la charge portée par tous les corps. Remarque : Il s agit bien d un schéma, c est-à-dire en réalité le nombre de charges est bien plus grand (égal au nombre d atomes) et les charges se ne déplacent pas toutes lors du frottement. Exercice 2 :* Refais l exercice 1 avec une baguette en PVC qui est frottée contre une peau de chat. La baguette en PVC est chargée négativement après le frottement. Exercice 3 et expérience à domicile :* Deux boules d un sapin de Noël sont accrochées avec des fils minces. Elles sont séparées de 3 cm. Tu frottes une règle en plastique et tu touches les deux boules. a) Décris les observations. b) Explique les observations. Exercice 4 :** Explique l électrisation du ballon dans l expérience 2 de la mise en évidence (page 167) en utilisant dans ton explication les mots : charge électrique, neutre, chargé positivement, chargé négativement, frottement. Fais un schéma du ballon et du pull. Exercice 5 :** Explique l électrisation de la baguette en PVC de l expérience 3 de la mise en évidence (page 167) en utilisant dans ton explication les mots : charge électrique, neutre, chargé positivement, chargé négativement.

173 Exercice 6 :** Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses? Corrige les affirmations fausses! a) «Des charges électriques de même signe s attirent.» b) «Si on frotte une baguette avec de la laine, la baguette et la laine portent la même charge.» c) «On peut séparer des charges électriques.» d) «Un corps neutre porte des charges électriques.» Exercice 7 :*** a) Explique pourquoi en te peignant, tes cheveux sont attirés par le peigne. b) La machine de Van de Graf (Fig. 1) permet de transporter des charges électriques vers la boule métallique. Explique pourquoi tes cheveux s écartent (comme celles sur la photo) si tu touches la boule métallique. Fig.1 Machine de Van de Graf 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

174 8.3.8. Pour en savoir plus Unité de charge électrique et charge élémentaire La charge électrique est une grandeur physique. Son symbole est Q. Son unité S.I. est le Coulomb H (symbole: C). La charge électrique portée par l électron est égale à la plus petite charge qu une particule libre puisse porter. On l appelle la charge élémentaire, notée e, où : Charge élémentaire : e = 1,602 10-19 C. Comme tous les électrons sont égaux, il s agit d une constante universelle. Comme la charge de l électron est négative, on la note -e. Historique : Coulomb L unité de charge électrique est nommée après Charles- Austin de Coulomb (1736-1806). De Coulomb est un officier, ingénieur et physicien français. Il a travaillé dans le domaine de l électricité et le magnétisme, mais aussi sur des problèmes de mécanique (phénomène de torsion, frottement solide). La charge Q d un corps est un multiple entier n de la charge élémentaire e : Q = n e L influence électrique L électroscope est un instrument pour mettre en évidence la présence de charges électriques. Un électroscope est formé essentiellement de deux parties métalliques séparées par un bouchon isolant en matière plastique. La première partie métallique est un boîtier (ou une cage). À l intérieur du boîtier est disposé, porté par le bouchon, un équipage conducteur comportant une tige fixe T et une fine lamelle t mobile autour d un axe horizontal. A l extérieur de la cage, la tige fixe T est le plus souvent terminée par un plateau ou une sphère (Fig. 1). Expériences : première partie a) Nous frottons légèrement une baguette en PVC et nous touchons le plateau de l électroscope. Observation : La fine lamelle est déviée. Fig. 1 : Schéma d un électroscope b) Nous éloignons à nouveau la baguette. Observation : La fine lamelle reste éloignée. c) Nous touchons le plateau avec la main. Observation : La fine lamelle retombe. d) Nous frottons plus fortement la baguette en PVC et nous touchons à nouveau le plateau de l électroscope. Observation : La fine lamelle est déviée plus que lors de l expérience a).

175 Interprétation : a) Au départ l électroscope est neutre : il porte autant de charges positives que de charges négatives. La baguette frottée en PVC est chargée négativement (Fig. 1). En touchant le plateau de l électroscope une partie des charges négatives de la baguette passe sur l électroscope. La tige fixe T et la lamelle mobile t sont chargées négativement. La tige fixe T et la lamelle mobile t se repoussent (Fig. 2). b) En éloignant la baguette de l électroscope, celui-ci reste chargé négativement et la lamelle reste écartée. c) En touchant l électroscope avec la main, les charges négatives supplémentaires passent dans le corps humain. L électroscope devient à nouveau neutre et la lamelle retombe. d) L explication est la même que pour la partie a), sauf que maintenant plus de charges sont passées sur l électroscope. L électroscope est plus chargé que lors de l expérience a). Les forces de répulsion entre la tige fixe T et la lamelle mobile t sont plus grandes et la lamelle est plus repoussée. L électroscope permet de mesurer des charges électriques. Plus le nombre de charges est grand, plus la lamelle mobile s écarte de la tige fixe. Fig. 1 : Schéma de la répartition des charges sur l électroscope et la baguette avant de toucher Fig. 2 : Schéma de la répartition des charges sur l électroscope et la baguette en touchant le plateau de l électroscope avec la baguette Expériences : deuxième partie a) Nous frottons la baguette et cette fois-ci nous l approchons uniquement du plateau sans le toucher. Observation : La fine lamelle est déviée. b) Nous éloignons à nouveau la baguette frottée du plateau de l électroscope. Observation : La fine lamelle retombe. Interprétation a) L électroscope est à nouveau neutre. Comme on ne touche pas l électroscope avec la baguette, il reste neutre. Il est pourtant influencé par la présence de la baguette. On dit que l électroscope a été électrisé par influence. (On parle d influence électrique.) 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

176 En approchant la baguette chargée négativement, les charges négatives de l électroscope sont repoussées (les charges positives ne sont pas mobiles et restent à leur place). Les charges négatives passent dans la partie basse de la tige T et de la lamelle t. Le nombre de charges négatives y devient plus élevé. La tige T et la lamelle t sont globalement chargées négativement et elles se repoussent (Fig. 1). b) En éloignant à nouveau la baguette, les charges négatives se répartissent à nouveau uniformément sur l électroscope et la lamelle retombe. Fig. 1 : Électrisation de l électroscope par influence électrique Quelle est la différence entre conducteurs et isolants électriques au niveau microscopique? Dans les conducteurs, une partie des électrons peuvent se déplacer plus ou moins librement dans le matériau. On parle d électrons libres. Dans les isolants, les électrons sont plus liés aux charges positives que dans les conducteurs. On parle d électrons liés. Les électrons ne se déplacent pratiquement pas. Que ce passe-t-il lorsque nous approchons un corps chargé d un corps neutre? Lorsque tu approches un corps chargé d un conducteur neutre, un déplacement de charges a lieu dans le conducteur. Le conducteur est électrisé par influence. Lorsque tu approches une baguette chargée positivement, les électrons libres sont attirés ; ce déplacement crée un déséquilibre et conduit à un excès de charges positives de l autre côté du conducteur (Fig. 2). Comme les charges négatives du conducteur sont plus proches de la baguette, les forces d attraction sont plus grandes que les forces de répulsion : le conducteur est attiré. Lorsque tu approches une baguette chargée d un isolant neutre, les charges négatives ne se déplacent que peu dans le sens de la baguette (Fig. 3). Les régions chargées négativement étant plus près de la baguette, l isolant est attiré. Fig. 2 : Conducteur neutre électrisé par influence par une baguette chargée positivement Fig. 3 : Isolant neutre électrisé par influence par une baguette chargée positivement

177 Complément à l expérience 1 de la page 167 Expérience Reprenons la règle frottée contre un pull et approchée de quelques bouts de papier. Observation La règle attire des objets légers comme des rognures de papier. Après contact avec la règle le papier est repoussé. Interprétation Les rognures de papier sont neutres, alors que la règle est chargée (supposons positivement). Les bouts de papier sont des isolants. Les bouts de papier sont attirés par influence électrique, comme l explique le paragraphe ci-dessus. En touchant les rognures de papier avec la règle, une partie des charges négatives des bouts de papier passent sur la règle pour atteindre un équilibrage des charges. Les bouts de papier et la règle sont maintenant chargé positivement et se repoussent. Exercices Exercice 1 :* Calcule le nombre de charges nécessaires pour obtenir une charge électrique totale de 1 C. Exercice 2 :** Tu approches une boule chargée négativement d un conducteur neutre. Fais un schéma illustrant la répartition de charges dans le conducteur. Exercice 3 :** Explique pourquoi le jet d eau de l expérience 3 de la page 167 est attiré par la baguette frottée. Exercice 4 et expérience :** Un ruban de papier est mobile autour d un axe vertical (il est placé sur une aiguille). On approche une baguette frottée contre de la laine d un bout du papier. (Fig. 1) a) Décris les observations! b) Explique les observations! Fig. 1 : Une baguette frottée est approchée d un ruban de papier 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

178 Mots croisés : charges électriques horizontal 1 Un corps chargé négativement a un... de charges négatives. 2 Tu approches un corps chargé d un corps neutre. Le corps neutre subit une... électrique. 3 Charge négative. 4 Des charges de noms différents s... 5 Chaque corps est formé de... 6 Des charges de même nom se... 7 Lampe pour mettre en évidence des charges électriques : lampe à... 8 Le fait de transférer des charges électriques 9 Un corps... porte le même nombre de charges positives que de charges négatives 10 Sont mobiles : les charges... vertical 1 Le fait de déplacer une baguette sur de la laine. 2 Instrument pour mettre en évidence des charges électriques. En plaçant les lettres en gras dans le bon ordre tu trouves le nom d un phénomène dû à l électrisation :

179 8.4. Courant électrique 8.4.1. Nature du courant électrique... dans les solides métalliques A quoi est dû le courant électrique dans un solide? Expérience 1 Une feuille transparente est frottée avec de la laine. La feuille frottée est rapproché d un tube luminescent (Fig. 1). Observation Le tube luminescent émet de la lumière pendant un bref instant. Conclusion et interprétation Il doit y avoir un courant électrique à travers le tube pour qu il s allume (effet lumineux du courant). La feuille a été électrisée par frottement. En touchant le tube avec la feuille des charges électriques passent sur le tube. Le mouvement de ces charges provoque l émission de lumière. Expérience 2 Le circuit de la Fig. 2 est initialement ouvert. La lampe à lueur à gauche est reliée au pôle - du générateur et la lampe à lueur à droite est reliée au pôle + du générateur. La lampe à droite, puis la lampe à gauche sont touchées avec une boule métallique. Observation En touchant la lampe à lueur à droite, la partie de la lampe proche de la boule s allume brièvement. En touchant la lampe à gauche, la partie de la lampe éloignée de la boule s allume brièvement. Vidéo : Le courant électrique Conclusion et interprétation La lampe à lueur s allume du côté où entrent les électrons. En touchant la lampe à droite, des électrons de la boule passent sur la lampe à lueur. En touchant la lampe à gauche, des électrons entrent du côté éloigné de la boule pour passer ensuite sur la boule. Fig. 1 : Dispositif expérimental de l expérience 1 Fig. 2 : Dispositif expérimental de l expérience 2 Dans les conducteurs électriques métalliques le courant électrique est formé par un mouvement d ensemble des charges négatives (électrons). Elles se déplacent à l extérieur de l alimentation du pôle négatif vers le pôle positif. 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

180 Le sens conventionnel du courant électrique H Le sens conventionnel du courant électrique est de la borne + vers la borne du générateur. Les électrons se déplacent du pôle - (qui possède un excès d électrons) vers le pôle + (qui possède un défaut d électrons) à l extérieur du générateur. Ils doivent être continuellement propulsés du pôle + vers le pôle - dans le générateur qui crée la séparation de charge. Est-ce que les électrons passent immédiatement de l interrupteur à l ampoule lorsque l interrupteur est fermé? Les charges positives restent fixes dans la structure du conducteur. La vitesse de déplacement des électrons est de l ordre du mm/s (millimètre par seconde). Néanmoins une ampoule s allume instantanément lorsqu on ferme un interrupteur, car tous les électrons se mettent en mouvement en même temps en tout point du circuit. Historique : Le sens du courant électrique a été fixé arbitrairement au 19 e siècle avant que la nature du courant (déplacement d électrons) n était connue. Courant continu (symbole «DC R» ou ) Le courant est dit continu si les électrons se déplacent toujours dans le même sens. Courant alternatif (symbole «AC» ou ) Le courant est dit alternatif si les électrons circulent alternativement dans un sens et dans l autre. Le courant des prises domestiques est alternatif avec une fréquence de 50 Hz. Ceci veut dire que le sens de déplacement des électrons change 50 fois par seconde. Remarque : «DC» et «AC» Les symboles «DC» et «AC» sont les abréviations de l anglais pour courant continu «Direct Current» et pour courant alternatif «Alternating Current»

181 8.4.2. Intensité du courant électrique Quand le courant électrique est plus intense? Formule des hypothèses! L intensité du courant électrique dans les conducteurs métalliques dépend du nombre de charges (électrons) qui traversent une section du conducteur et du temps qu elles mettent pour traverser cette section. Si le nombre d électrons qui traversent la section du conducteur en un certain temps est plus grand, le courant est plus intense. Si un certain nombre de charges traverse une section d un conducteur en un temps plus court, alors le courant est plus intense. Définition : L intensité du courant électrique, notée I, est égale au nombre de charges électriques qui passent par une section d un conducteur par unité de temps. L intensité du courant électrique est une grandeur physique. Unité S.I. L unité S.I. de courant électrique est l ampère H (symbole : A). Conversions d unité : 1 A = 1000 ma 1 ma = 1000 µa Ordres de grandeurs d intensités du courant électrique : Fig. 1 : Illustration du mouvement des électrons à travers la section d un conducteur Historique : André-Marie Ampère L unité de l intensité du courant électrique est nommée après le physicien et mathématicien français André-Marie Ampère (1775-1836). Il a inventé l électro-aimant et est connu pour ces travaux sur la théorie de l électromagnétisme. «Machine» Montre à quartz Ampoule d éclairage (40 W) Réfrigérateur Grille-pain Radiateur électrique Machine à laver Démarreur de voiture Locomotive (démarrage) Éclair Intensité du courant électrique I (en A) 0,001 ma (= 1 µa) 0,17 A 0,5 A 1,8 A 9 A jusqu à 16 A environ 100 A environ 200 A environ 300 000 A 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

182 Instrument de mesure : l ampèremètre L intensité du courant électrique est mesurée avec un ampèremètre (symbole : Fig. 1). Les ampèremètres existent sous différents types : il existe des ampèremètres avec un affichage analogue ou un affichage digital. Fig. 1 : Symbole électrique d un ampèremètre Souvent les instruments permettent aussi de faire d autres mesures (tension électrique, résistance électrique), on parle alors d un multimètre (Fig. 2). Branchement de l ampèremètre : L ampèremètre est branché en série à l endroit du circuit électrique où l on veut mesurer l intensité du courant électrique. L ampèremètre est réglé sur (A ou A «DC») pour faire une mesure en courant continu. Le calibre le plus grand est choisi. Le fil de connexion qui est le plus proche du pôle - de la source de courant est relié au «com» de l ampèremètre. Le fil de connexion qui est le plus proche du pôle + de la source de courant est relié à la borne «A» ou «10 A» ou «20 A» du multimètre. R On choisi le calibre qui donne la mesure la plus précise. Exemple : La Fig. 3 montre le branchement correct d un ampèremètre pour mesurer l intensité du courant à travers l ampoule. La Fig. 4 montre le schéma de montage correspondant. Fig. 2 : Photo d un multimètre (à affichage digital) Remarque : Beaucoup d ampèremètres possèdent deux bornes pour brancher le fil le plus proche du pôle +. La borne marquée «ma» est limitée en général à une intensité de 200 ma. Elle est protégée par un fusible. Afin d éviter des dommages, il faut d abord choisir l autre borne. Fig. 3a : Agrandi de l ampèremètre de la Fig. 3 Fig. 3 : Circuit électrique montrant le branchement correct d un ampèremètre Fig. 4 : Schéma de montage du circuit électrique de la Fig. 3

183 8.4.3. Intensités du courant dans les circuits Comment se comportent les intensités du courant électrique dans les circuits série et parallèle? Formule une hypothèse! Expérience Construisons les circuits schématisés par les Fig. 1 et 2 et mesurons l intensité du courant électrique aux endroits indiqués (I, I 1, I 2 ). Observations Dans le circuit série : I = ; I 1 = ; I 2 = Dans le circuit parallèle : I = ; I 1 = ; I 2 = Conclusions Loi des intensités dans le circuit série : Dans un circuit série (ou dans une branche), l intensité du courant est partout la même : I = I 1 = I 2 Loi des intensités dans le circuit parallèle : Pour un circuit parallèle, l intensité du courant dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches parallèles : I = I 1 + I 2 Fig. 1 : Circuit série ou autrement (loi des nœuds) : «Ce qui entre dans un nœud en sort également». Fig. 2 : Circuit parallèle 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini

184 8.4.4. Exercices Exercice 1 :* Convertis les unités suivantes : 0,05 ka =... A 0,23 ma =... µa 70 ma =... A 890,7 µa =... ka 1,2 A =... ma 23,1 ca =... A Exercice 2 :* Réécris les phrases suivantes en utilisant un vocabulaire scientifique correct. a) «Il y a de l électricité dans une ampoule si elle brille.» b) «Il ne faut pas toucher une prise électrique, car l électricité peut circuler dans notre corps» Exercice 3 :* Explique pourquoi il faut choisir d abord le plus grand calibre du multimètre pour mesurer une intensité du courant! Exercice 4 :* Détermine les intensités de courant électrique indiquées sur les figures suivantes. a) b) c) Exercice 5 :* Détermine pour les ampèremètre indiqués à l exercice précédent la précision de l instrument ainsi que le domaine de mesure.

185 Exercice 6 :* Détermine les intensités des courants indiquées sur les photos des multimètres suivants. Précise les unités et le type de courant (courant continu, courant alternatif). a) b) c) d) e) f) Exercice 7 :* Vérifie les circuits suivants et indique d éventuelles fautes de branchement. a) b) 2010 c) Jeff Speltz / Nicole Fantini

186 Exercice 8 :** Les affirmations suivantes sont elles vraies ou fausses? Explique pourquoi les affirmations fausses sont fausses et corrige les pour quelles deviennent correctes! a) «Les électrons circulent du pôle - d un générateur vers le pôle +.» b) «Pour mesurer l intensité du courant à travers une ampoule on branche un ampèremètre sur l ampoule.» c) «Le symbole de la grandeur physique «intensité du courant» est «A».» d) «Un circuit électrique consomme du courant électrique». Exercice 9 :** Deux élèves doivent mesurer l intensité du courant dans un circuit contenant une ampoule. Les photos ci-contre montrent les résultats qu ils ont obtenu. 1) 2) a) Laquelle des mesures est correcte? Explique! b) Les élèves doivent maintenant mesurer une intensité de 0,8 A. Les élèves ne changent aucun réglage. Y a-t-il un danger? Explique! Exercice 10 :** Tu veux mesurer avec le multimètre de la figure ci-contre l intensité du courant électrique dans un circuit électrique. Explique en détail comment tu dois brancher et régler le multimètre si le courant est continu et si l intensité du courant que l on veut mesurer est de 0,124 A. Exercice 11 :** Tu veux mesurer une intensité de courant continu avec un multimètre. Décris en détail comment tu dois brancher le multimètre et comment il faut régler le multimètre sur la figure ci-contre. Exercice 12 :** Détermine les intensités de courants manquants. a) b) I 2 = 400 ma; I 5 = 2 A I 2 = 1,8 A; I 4 = 2,1 A; I 6 = 400 ma; I 7 = 5,5 A

187 8.5. Résumé Le circuit électrique Un circuit électrique contient différents composants élémentaires : une source de courant (de tension) et un récepteur. Un circuit électrique doit être fermé : les différents composants sont reliés par des conducteurs électriques (fils de connexion). Un conducteur électrique est un matériau qui permet le passage du courant électrique. Un isolant électrique est un matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique. Les effets du courant électrique sont : l effet calorifique, l effet lumineux, l effet magnétique, l effet chimique. Un circuit électrique est dessiné par des schémas en utilisant des symboles électriques. Un court-circuit existe si dans un circuit électrique les bornes d une source de courant électrique sont directement reliées et s il n y a pas de récepteur dans le circuit. Dans un circuit série les récepteurs sont branchés en série, c.-à-d. les uns derrière les autres. Tous les récepteurs sont traversés par un même courant électrique. Il n y a pas de noeud. Si un des récepteurs ne fonctionne plus, alors l autre ne fonctionne plus non plus, car le circuit est ouvert. Dans un circuit parallèle le courant électrique principal se divise en courants partiels traversant les différents récepteurs. Il y a au moins deux noeuds. Si un des récepteurs ne fonctionne plus, alors l autre continue à fonctionner, car le circuit reste fermé. Les charges électriques Un corps peut être chargé (électrisé) par frottement. Il existe deux types de charges électriques : les charges positives et les charges négatives. Des charges électriques de même signe se repoussent. Des charges électriques de signes opposés s attirent. Circuit série Circuit parallèle Des charges de même signe se repoussent Des charges de signes opposés s attirent 2010 Jeff Speltz / Nicole Fantini