L adaptation. Chapitre 8 L adaptation

L adaptation Chapitre 8 L adaptation L adaptation Doc. B Que signifient les indications inscrites sur le culot de ces lampes Doc. C Peut-on remplacer une lampe grillée d un phare avant d une automobile par une lampe de clignotant Pourquoi Doc. Quelles sont, parmi ces lampes, celles qui peuvent fonctionner correctement avec ce générateur Les questions que l on va se poser dans cette leçon : Que représentent les indications inscrites sur les lampes Quelle est leur utilité Une même pile peut-elle faire fonctionner n importe quelle lampe 106 107

Les activités 1. Les indications portées sur le culot d une lampe Situation problème Une lampe vient de griller. Pour la changer, il faut choisir entre des lampes dont les indications, sur leur culot, sont différentes (Doc B, page 107). Que signifient ces indications Expérimente Tu disposes d une lampe portant les indications (4 V ; 40 m) sur son culot, d un rhéostat, d un générateur, d un interrupteur, d un voltmètre et d un ampèremètre. a Réalise le montage ci-contre. b Expérience 1 Règle le rhéostat pour avoir une tension de 4 V de la lampe et mesure l intensité du courant. c Expérience 2 Règle le rhéostat pour obtenir un courant d intensité 40 m dans la lampe. Mesure alors la tension de la lampe. d Recopie et complète le tableau. 2. Un type de lampe pour un générateur donné Situation problème Qu observe-t-on si l on branche une lampe dont la tension est nettement différente de la tension du générateur (Doc., page 106) Expérimente Tu disposes d un voltmètre, d un ampèremètre, d un générateur, de trois lampes, L 1 (12 V ; 500 m), L 2 ( ; 50 m) et L 3 (2 V ; 30 m), d un interrupteur et de fils de connexion. a Réalise le montage ci-contre. Le générateur fournit une tension de. b Pour chacune des lampes : mesure la tension à ses bornes et l intensité du courant qui la traverse ; note son éclat. c Recopie et complète le tableau ci-dessous. Inscriptions sur le culot 1 2 3 (12 V ; 500 m) ( ; 50 m) (2 V ; 30 m) Rhéostat V K + (en m) Expérience 1 Expérience 2 4 40 m V L K + du courant (en ) Observe et interprète 1. Que mesure l ampèremètre dans l expérience 1 Que mesure le voltmètre dans l expérience 2 2. Lorsque la tension de la lampe est égale à 4 V, quelle est la valeur de l intensité du courant qui la traverse 3. Lorsque l intensité du courant dans la lampe est égale 40 m, quelle est la valeur de la tension à ses bornes Observe et interprète 1. Quelle lampe est traversée par un courant : de trop faible intensité pour briller correctement de trop forte intensité 2. Quelle lampe est : adaptée au générateur en sous-tension en surtension Vocabulaire : tension de fonctionnement normal. Sous-tension : la tension appliquée est inférieure à la tension. Surtension : la tension appliquée est supérieure à la tension. Rédige une conclusion en répondant à la question suivante. Que signifient les indications inscrites sur le culot d une lampe Rédige une conclusion en répondant à la question suivante. Qu observe-t-on si l on branche du générateur une lampe dont la tension est nettement différente de la tension du générateur 108 109

Les activités 3. L importance de l intensité Situation problème La boîte contenant les lampes de rechange d une automobile comporte des lampes pour chacun des systèmes d éclairage de la voiture. Ces lampes ont toutes la même tension de 12 V (Doc. C, page 107), mais ne sont pas interchangeables. Qu est-ce qui les différencie 4. DÉMRCHE D INVESTIGTION Situation problème Expérimente + Tu disposes de deux lampes de même tension, mais d intensités s différentes (50 m et 0,3 ), ainsi que d un générateur, d un ampèremètre, d un voltmètre, d un interrupteur et de fils de connexion. a Réalise le montage schématisé cidessous avec la lampe ( ; 50 m), puis avec la lampe ( ; 0,3 ). K V L Formule des hypothèses Comment identifier les bornes d une pile ronde (LR6) dont les indications sont effacées Comment associer trois piles rondes 1,5 V pour faire fonctionner normalement une lampe de tension 4 V Inscriptions sur le culot du courant (en ) 1 2 ( ; 50 m) ( ; 0,3 ) Observe et interprète b Recopie le tableau ci-contre et réalise les mesures nécessaires pour le compléter. Expérimente a nalyse le problème Identification des bornes De quel appareil as-tu besoin Comment vas-tu procéder Propose le schéma du montage. ssociation des piles Schématise l association que tu veux réaliser. Comment peux-tu montrer que cette association est adaptée à une lampe 4 V b Soumets tes propositions à ton professeur Réalise les montages et effectue les mesures sous le contrôle de ton professeur. Note tes résultats. 1. Ces lampes sont-elles adaptées au générateur Pourquoi 2. Pourquoi l une des lampes brille-t-elle plus que l autre Rédige un compte rendu Rappelle chaque hypothèse. Rédige une conclusion en répondant à la question suivante. Qu est-ce qui différencie les lampes qui équipent une automobile Indique la démarche suivie pour la vérifier en l illustrant par le schéma du montage et les résultats des mesures réalisées. Rédige ta conclusion. 110 111

Le cours 1. et intensité s ctivité 1 JE RETIENS JE RETIENS Les indications inscrites sur le culot d une lampe sont appelées tension et intensité s. Les valeurs inscrites sur le culot d une lampe sont données par le constructeur. insi, une lampe ( ; 50 m) est construite pour briller normalement sous une tension de avec un courant d intensité 50 m. Si une tension de est appliquée de la lampe, alors un courant de 50 m traverse son filament. Inversement, si un courant de 50 m traverse son filament, alors la tension de la lampe est de. Doc. B, p. 107 Sur le culot d une lampe sont inscrites la tension et l intensité. 50 m tension : 2. daptation d une lampe à un générateur ctivité 2 Une lampe est adaptée à un générateur lorsque la tension entre ses bornes est égale (ou voisine) de sa tension : elle brille normalement. Une lampe est en sous-tension si la tension entre ses bornes est inférieure à sa tension : elle brille peu ou ne brille pas. Une lampe est en surtension si la tension entre ses bornes est supérieure à sa tension : elle brille très fort et peut être rapidement détruite. Doc., p. 106 Les lampes qui peuvent fonctionner normalement avec ce générateur ont une tension de. Indications sur une lampe 12 V et générateur La lampe en sous-tension brille peu ou ne brille pas 2 V et générateur La lampe en surtension brille fortement, puis est détruite Sous-tension intensité : 50 m Surtension 12 V ; 600 m 2 V ; 60 m 3. L importance de l intensité ctivité 3 JE RETIENS Entre deux lampes de même tension, celle dont l intensité est la plus grande brille davantage. Pour choisir la bonne lampe en fonction de l usage que l on veut en faire, il faut non seulement que sa tension soit adaptée à celle du générateur, mais il faut aussi que son intensité soit convenable. Doc. C, p. 107 insi, dans une automobile, on ne peut pas remplacer une lampe de feu avant par une lampe de clignotant, car l intensité de la lampe de feu avant est plus grande que celle de la lampe de clignotant. Je m évalue a ses valeurs normales a proche de son intensité c ses valeurs générales c supérieure à sa tension b ses valeurs s 1. Les inscriptions sur une lampe sont b inférieure à son intensité 3. Lorsqu une lampe est adaptée à un générateur, l intensité du courant qui la traverse est + La lampe (6V ; 50 m) brille moins que la lampe ( ; 0,3 ) + a supérieure à sa tension a d un générateur m COM m COM b d un générateur 4 V c proche de sa tension c d un générateur 12 V b inférieure à sa tension 2. Une lampe est adaptée à un générateur quand la tension fournie par le générateur est 4. Une lampe ( ; 50 m) est en sous-tension lorsqu elle est branchée 112 113

Des generateurs electriques adaptes pour des appareils tres divers Les physiciens et les chimistes ont inventé de nombreux générateurs, piles ou accumulateurs, adaptés à une grande diversité d'appareils électriques. Profession : Vendeur specialise en produittechnique Qui ne s est jamais senti perdu au milieu d un magasin de bricolage à la recherche de la bonne lampe pour équiper son luminaire récemment acheté Qui n a jamais fait appel à un employé du magasin pour demander avis et conseils 114 Pour faire démarrer une automobile... Une batterie d'accumulateurs au plomb, de tension 12 V, peut délivrer un courant très intense, de l ordre de 300, au démarreur de l automobile. Pour communiquer Les téléphones mobiles, les ordinateurs portables fonctionnent avec des accumulateurs (tension de l ordre d une dizaine de volts) que l on recharge régulièrement en branchant leurs chargeurs sur le secteur. Questions Pour stimuler les battements du cœur... Stimulateur Pour certaines personnes ayant des faiblesses cardiaques, une pile au lithium de très longue durée de vie (5 ans, en moyenne) fournit le courant (très faible) à un stimulateur fixé sur la poitrine. Ne polluons pas l environnement Une pile n est pas rechargeable; une fois épuisée, elle est inutilisable. Un accumulateur (parfois nommé aussi «pile rechargeable») peut être rechargé lorsqu il est épuisé. Cependant, après de trop nombreuses recharges, un accumulateur ne se recharge plus. Les piles et accumulateurs usagés doivent impérativement être récupérés dans des conteneurs spécifiques, car ils contiennent des produits polluants. 1. Cite deux appareils fonctionnant avec : a. des piles; b. des accumulateurs. 2. Quelle est la différence entre une pile et un accumulateur 3. Pourquoi existe-t-il une grande variété de piles ou d accumulateurs 4. Pourquoi faut-il jeter les piles et les accumulateurs dans des récupérateurs adaptés C est le rôle du vendeur en produit technique qui peut être spécialisé dans différents domaines comme l équipement du foyer, le bricolage, l ameublement, les matériaux de construction... Ce professionnel exerce son métier essentiellement dans les grandes surfaces, en libre-service. Dans l équipement du foyer, on distingue deux types de produits : «les produits blancs» constitués par les appareils électroménagers qui équipent les cuisines (lave-linge, lavevaisselle, fours, réfrigérateurs...); «les produits bruns», appareils d électronique de loisir comme les téléviseurs, les lecteurs de DVD, les appareils photographiques numériques, les ordinateurs... Évolution du métier Comme tous les métiers de la vente, il s agit d un métier de contact et de communication qui nécessite des talents de persuasion et une forte motivation. Ce secteur emploie un personnel plus qualifié que le commerce de détail (30% de ces professionnels sont titulaires d un CP ou BEP, 25% du Bac et 20% d un Bac+2); la moyenne d âge est jeune et la forte demande d embauche devrait se poursuivre dans l avenir. Les voies d accès Deux voies d accès coexistent : Préparation de diplômes professionnels de la vente, comme le CP «Employé de commerce multispécialité» ou le BEP «Vente action marchande», avec une mention complémentaire «Vendeur spécialisé». Préparation aux diplômes professionnels industriels d électrotechnique ou d électronique (BEP, Bac pro, BTS). Les employeurs privilégient cette voie d accès, car le vendeur maîtrise mieux les caractéristiques techniques des matériels proposés à la clientèle. 115

Les exercices et intensité 1 La lampe de la torche électrique de Cyril est grillée. Pour la changer, il la démonte et lit sur le culot : 3,5 V 0,3. Comment appelle-t-on ces inscriptions À quoi correspondent-elles 2 Tu disposes d une lampe (4 V ; 0,3 ). 1. Quelle est l intensité du courant qui traverse cette lampe lorsqu on lui applique une tension de 4 V 2. Schématise le montage permettant de vérifier ta réponse. daptation d une lampe à un générateur 3 Recopie et complète avec des mots pris dans la liste suivante : en sous-tension adaptée en surtension. Une lampe est branchée d un générateur : si la lampe brille normalement, elle est au générateur ; si la lampe brille trop et est détruite, elle est ; si la lampe brille peu ou pas, elle est. 4 Une lampe ( ; 50 m) est branchée aux bornes d un générateur 4 V. 1. Cette lampe est-elle en surtension ou en soustension Justifie ta réponse. 2. Comment sera l éclat de cette lampe 5 On dispose de trois lampes sur les culots desquelles est inscrit «3,5 V» pour l une, pour l autre et «12 V» pour la troisième. 1. Laquelle de ces lampes fonctionne normalement si on la branche à un générateur du collège 2. Laquelle brille trop fortement et finit par griller 3. Laquelle ne brille pas (ou très peu) 6 La batterie d une voiture délivre une tension de 12 V. Peut-on remplacer une lampe de voiture par une lampe d un cyclomoteur Pourquoi Je connais l essentiel 7 1. Comment nomme-t-on les indications inscrites sur le culot de cette lampe 2. L indication 4,5 V est-elle la tension à appliquer de la lampe : a. pour qu elle commence à briller b. pour qu elle brille normalement 3. L indication 0,3 est-elle l intensité du courant : a. qui risque de détruire la lampe b. qui permet à la lampe de briller normalement 8 1. Que signifie l expression «cette lampe est adaptée à ce générateur» 2. Des élèves disposent de trois générateurs : une pile plate, le générateur du collège et une batterie d automobile. Ils disposent par ailleurs de diverses lampes sur le culot desquelles on lit : ( ; 250 m) pour L 1 ; (4 V ; 200 m) pour L 2 ; et (12 V ; 350 m) pour L 3. Recopie le tableau ci-dessous et complète-le. Importance de l intensité 9 Générateur 4,5 V 12 V adaptée en surtension en sous-tension Manon dipose de quatre lampes (4 V ; 40 m) ; (4 V ; 0,3 ) ; ( ; 50 m) ; ( ; 300 m) et d un générateur de. 1. Quelles lampes sont adaptées au générateur Pourquoi 2. Parmis les lampes adaptées, laquelle brillera davantage une fois branchée au générateur Justifie ta réponse. 10 Exercice résolu Démasquer des piles Fabien masque les indications de tension de trois piles neuves de 1,5 V, 4,5 V et. Il demande à Leïla de déterminer ces tensions à l aide de trois lampes de tensions s 1,2 V, 3,5 V et. Comment doit-elle procéder sans risquer de détruire les lampes Solution Leïla choisit de brancher d abord la lampe, de plus grande tension, successivement à chacune des piles. Elle découvre ainsi la pile qui fait briller normalement cette lampe : c est la pile de. Il lui reste à différencier les piles de 1,5 V et de 4,5 V. Leïla branche la lampe 3,5 V à chacune de ces piles. Celle qui fait briller le plus fortement cette lampe est la pile de 4,5 V. Elle peut maintenant brancher la lampe 1,2 V à la pile restante, celle de 1,5 V. À toi de faire Leïla masque les indications inscrites sur le culot de trois lampes différentes de tensions s 1,2 V, 3,5 V et. Elle fournit à Fabien trois piles de 1,5 V, 4,5 V et et lui demande d attribuer à chaque lampe sa tension, sans prendre le risque de les détruire. Comment va-t-il procéder 11 Physique et Français Je réinvestis mes connaissances 1. Cherche un mot de la même famille que «adapté» et utilise-le dans une phrase. 2. Quand dit-on qu une personne est «survoltée» 12 Mets de l ordre! Rédige la solution de l exercice suivant en mettant les phrases proposées pour les réponses dans le bon ordre. Énoncé : Une lampe L 1 (4 V ; 50 m) est branchée d un générateur. Cette lampe brille normalement. En revanche, si on branche aux bornes de ce générateur une lampe L 2 ( ; 0,3 ), cette lampe n éclaire pas. 1. Quelle est la tension du générateur 2. La lampe L 2 est-elle en surtension ou soustension Phrases réponses de la solution : L 2 est en sous-tension, car elle n éclaire pas. 4 V <. L 1 est adaptée au générateur. L 1 brille normalement, donc... La tension du générateur est donc de 4 V. 13 Deux lampes en série Deux lampes sont branchées en série d un générateur. 1. Recopie et complète le tableau ; pour l éclat, indique s il est normal, fort ou faible. de la lampe (en m) 2. Quelle est l intensité du courant qui traverse le générateur 14 Deux lampes en dérivation Deux lampes sont branchées en dérivation aux bornes d un générateur. 1. Recopie et complète le tableau ; pour l éclat, indique s il est normal, fort ou faible. de la lampe (en m) ( ; 50 m) ( ; 0,1 ) 6 100 ( ; 0,1 ) 6 1,8 50 ( ; 50 m) 2. Quelle est l intensité du courant qui traverse le générateur 116 117

Les exercices 15 Des intensités s différentes Une lampe (4 V ; 40 m) est branchée d un générateur 4 V du collège. 1. a. La lampe est-elle adaptée au générateur Justifie. b. Quelle est l intensité du courant traversant le générateur 2. On remplace la lampe précédente par une lampe (4 V ; 0,3 ). a. La lampe est-elle adaptée au générateur Justifie. b. Quelle est l intensité débitée par le générateur 16 Interpréter un graphique Pour étudier le fonctionnement d une lampe, Mael fait varier l intensité du courant qui la traverse. Pour différentes valeurs de l intensité, il mesure la tension de la lampe. À partir des mesures effectuées, il obtient le graphique ci-dessous. 5 4 3 2 1 U (V) 0 0 100 200 I (m) 1. L intensité de cette lampe étant de 230 m, détermine à l aide du graphique sa tension. 2. a. Détermine l intensité du courant lorsque la tension est 2 V. b. La lampe est-elle alors en sous-tension ou en surtension c. Comment brille la lampe 3. Pour un courant d intensité 275 m, la lampe est-elle en sous-tension ou en surtension 4. Dessine le schéma du montage utilisé par Mael pour réaliser ces mesures. 17 Interpréter une surtension Philippe a récupéré la batterie d accumulateurs «12 V» d une moto et veut l utiliser pour alimenter une lampe afin d éclairer la maison de poupée de sa jeune sœur. Son frère Kevin, lui propose une lampe normalement alimentée par une pile plate de 4,5 V. Philippe refuse, car il pense que la lampe sera en surtension et sera détruite. Kevin pense au contraire qu elle éclairera très bien. 1. La tension de la lampe proposée par Kevin est-elle de l ordre de, 12 V ou 4 V 2. Que signifie l expression «surtension» 3. Philippe a-t-il raison de refuser la lampe 4. La lampe éclairera-t-elle comme le prétend Kevin 18 Réaliser un graphique B2i Pour étudier le fonctionnement d une lampe, Margot réalise le montage ci-dessous. En modifiant la tension délivrée par le générateur, elle peut faire varier l intensité du courant dans le circuit. Elle mesure l intensité et la tension de la lampe et obtient les résultats suivants. (en m) 0 0,05 0,1 0,2 0,5 0,6 1,5 2 2,5 4 0 24 36 61 91 100 132 155 175 227 1. À l aide d un tableur, réalise le graphique donnant la tension en fonction de l intensité (en abscisse : l intensité ; en ordonnée : la tension). 2. La tension de cette lampe est de 4 V. Quelle est l intensité 3. Quelle tension faut-il maintenir de la lampe pour obtenir un courant d intensité 200 m Physique et Histoire 19 20 La lampe à incandescence Le Britannique Humphrey DVY découvrit, en 1802, que le passage du courant dans un fil conducteur élevait sa température et le portait à l incandescence. En 1880, l américain Thomas EDISON plaça un filament de bambou calciné (carbone) dans une ampoule qu il scella après l avoir vidée de son air. La lampe fonctionna pendant quarante-cinq heures avant que le filament ne fut détruit. Cette réalisation fit le succès d EDISON lors de l Exposition universelle sur l électricité à Paris, en 1881 (photo). 1. À quel phénomène est due l émission de lumière dans la lampe inventée par EDISON 2. Pourquoi EDISON a-t-il fait le vide dans sa lampe 3. Recherche la température de fusion du tungstène et justifie l utilisation de ce métal dans les lampes à incandescence actuelles. La Physique ludique Mots croisés Horizontalement 1. Une lampe l est quand elle brille trop. 2. Se dit d une lampe qui fonctionne normalement lorsqu elle est branchée au générateur qui convient. 3. Une lampe en surtension risque de l être rapidement. Verticalement. Se dit de la valeur de la tension inscrite sur le culot d une lampe. B. Type de circuit qui permet de faire fonctionner normalement plusieurs lampes. C. Type de circuit qu il ne faut pas utiliser si on veut faire fonctionner correctement plusieurs lampes avec un seul générateur adapté. B 1 3 2 C Le coin du chercheur Une pile au citron Décape une lame de zinc et une lame de cuivre avec du papier de verre. Plante ces lames, de façon assez rapprochée, dans un citron. 1. Mesure la tension entre la lame de cuivre et la lame de zinc. a. Existe-t-il une tension entre les deux lames Si oui, quelle est-elle b. Quelle est la borne + de la pile ainsi constituée c. vec cette pile, est-il possible de faire fonctionner une D.E.L. (1,5 V; 20 m) 2. ssocie deux piles au citron, comme l indique la photographie ci-contre. Peux-tu allumer une D.E.L. avec un tel dipositif Conclus. Mots cachés lame de cuivre lame de zinc Trouve les quatre mots cachés en rapport avec ce chapitre. D G R I L L E E P L S U R D I T E L I S O U S T E N S I O N P E R T R I O I N G E N T D P T E E O C L E D E C O P F O U I Y N R E T O I L E I R S E M E L L E P N L L I S I O T I E R I E T O O N E O N L I T S N E V E U O U Z O Charade Mon premier est la première lettre de l alphabet. Mon deuxième est le oui russe. Mon troisième est le contraire de beaucoup. Mon quatrième est une boisson anglaise dégustée à 17 h 00. Mon tout se dit d une lampe quand elle fonctionne dans les conditions normales. 118 119