Chapitre 1 : le circuit électrique 1/ Comment peut-on allumer une lampe? A/ Activité 1 : «Sacré Gaston» Objectifs : Faire briller une lampe. Découvrir les composants d un circuit électrique. Gaston Lagaffe vient d acheter une nouvelle moto. Seul «hic» : Gaston Lagaffe a grillé la lampe de son phare avant! Il aimerait bien que tu l aides à changer ce phare et à comprendre le circuit électrique qui permet d allumer le phare. J aimerais bien que tu m aides! Mais il faut que tu me montres que tu es un champion en électricité en réalisant les 4 défis lancés par mon copain! Pour réussir les 4 missions suivantes, tu dois passer par 3 étapes : Réaliser l expérience demandée. Répondre aux questions concernant cette expérience. Faire un dessin légendé de l expérience. Tu dois appeler le professeur à chaque mission pour qu il vérifie. Tu dois faire des phrases pour répondre aux questions Mission 1 : Fais briller la lampe sans utiliser de fil. Quelles parties de la lampe et de la pile doivent être en contact pour que la lampe brille? Culot avec une borne de la pile et plot avec l autre borne de la pile Mission 2 : Fais briller la lampe en utilisant la pile ronde et un seul fil. Quelles parties de la lampe et de la pile sont en contact avec le fil? Le fil doit être en contact avec 1 borne de la pile et le plot (si le culot touche la borne +) Mission 3 : Fais briller la lampe sans la tenir entre
les doigts. A ton avis, quelles sont les parties de la lampe connectées à l intérieur du support? Le plot et le culot sont connectés. Mission 4 : Allume et éteins la lampe sans débrancher aucun fil. Quel est l appareil indispensable pour faire briller la lampe? C est le générateur (pile) Quel est le rôle de l interrupteur? Il permet d ouvrir ou de fermer le circuit. En conclusion : Explique à Gaston comment allumer une lampe : Tu dois brancher la borne + de la pile au plot et la borne de la pile au culot. Si tu veux commander l allumage de la lampe, il faut utiliser un interrupteur. B/ Bilan Un circuit électrique est composé: D un générateur (pile, générateur des tables ) De récepteur aussi appelés dipôles (lampe, moteur, résistance, DEL ) De fils de connexions Pour qu un courant circule, il faut une boucle fermée. Le générateur fournit de l énergie électrique à la lampe qui la transforme en énergie lumineuse. Un composant électrique constitué de deux bornes est appelé dipôle. Schéma de la lampe : Trajet du courant dans la lampe Complément : Adapter une lampe à une pile Sur le culot de la lampe sont gravées sa tension nominale et son intensité nominale : C est ce qu il faut donner à la lampe pour qu elle brille et «vive» normalement. Si on lui donne trop : SURTENSION : la lampe brille trop fortement et «grille» Si on ne lui donne pas assez : SOUS-TENSION : la lampe ne brille pas assez et se détériore petit à petit.
Réalise les associations piles-lampes décrites dans le tableau ci-dessous. Compléter le tableau ci-dessus en indiquant l éclat de la lampe : FAIBLE, NORMAL, FORT. Association Pile 1,5 V avec lampe 3,8V Pile 4,5 V avec lampe 3,8V Pile 9 V avec lampe 3,8 V Eclat de la lampe Faible Normal fort Comment faut-il procéder pour adapter une pile et une lampe? Avant d allumer une lampe, on regarde toujours la tension et l intensité nominale inscrites par le constructeur sur le culot : C est ce qu il faut lui donner pour qu elle fonctionne normalement (à titre indicatif : prix = 0,35 / pièce) 2/ Symboles des dipôles fil lampe moteur diode DEL résistance pile générateur interrupteur Applications : Schémas à réaliser expérimentalement DESSINS à schématiser
Exercice : Schématiser : Schéma 2 : Schéma 3 : Schéma 4 : Schéma 1 : Schéma 5 : Schéma 6 : Schéma 7 :
3/ Comment fonctionne une photopile? A/ Activité 1 / A partir des racines du mot photopile, explique le rôle de cet appareil électrique dans un circuit électrique? «Photo» signifie lumière et «pile» correspond au générateur. Autrement dit, c est une pile qui fonctionne grâce à la lumière. 2 / Expériences : on dispose d un appareil avec Haut-parleur alimenté par photopile. Cas n 1: la photopile est enfermée dans une boite noire. Observation : Le HP ne fonctionne pas Cas n 2: La photopile est éclairée par la lumière (du soleil et des lampes de la salle). Observation : Le HP fonctionne 3 / Conclusion : Une photopile transforme l énergie lumineuse (solaire) en énergie électrique. C est un générateur d électricité qui permet d alimenter des récepteurs comme des lampes, des moteurs ou des DEL 4/ Tous les matériaux laissent-ils passer le courant électrique? A/ TP Points communs entre ces objets? Points communs entre ces objets? Etape 1 : Cite un dipôle électrique qui te permettrait de voir si un courant circule dans un circuit électrique. On peut utiliser une lampe, une DEL ou un moteur. Etape 2: Tu dois dire si les matériaux de l étape 3 laissent passer ou ne laissent pas passer le courant. Fais un schéma (avec les symboles) d un circuit permettant de la savoir et écris la liste du matériel dont tu as besoin. Schéma : Liste du matériel dont tu as besoin 3 fils 2 pinces crocos Une lampe L objet à tester Le générateur
Etape 3 : Réalise l expérience Fais ton expérience (appelle le professeur pour vérifier) Etape 4: Complète le tableau de résultats Objet En quelle matière est l objet? Résultat Ciseaux Fer La lampe s allume Règle ou stylo en plastique Plastique La lampe ne s allume pas Verre de l ampoule Verre La lampe ne s allume pas Morceau de Bois Bois La lampe ne s allume pas Mine de crayon à papier Graphite La lampe s allume Gomme Caoutchouc La lampe ne s allume pas Morceau de cuivre Cuivre La lampe s allume Etape 5: Quels sont les matériaux qui laissent passer le courant? Comment les appelle-t-on? Ce sont des conducteurs. Ici, les ciseaux, la mine de crayon et le morceau de cuivre conduisent. Quels sont les matériaux qui ne laissent pas passer le courant? Comment les appelle-t-on? Ce sont des isolants. Ici, tous les autres. Conclusion : (complète le texte) Les conducteurs laissent passer le courant électrique alors que les isolants ne laissent passer le courant électrique. Etape 6 : Applications 1/ L air est-il un bon conducteur d électricité? On refait le circuit précédent qui nous a permis de savoir si les objets laissaient passer le courant. Expérience : Ne place aucun objet dans le circuit et laisse les deux extrémités des fils à l air. La lampe brille-t-elle? Non. L air est-il un conducteur ou un isolant? L air est le meilleur isolant. 2/ Rôle d un interrupteur dans un circuit : Un interrupteur ouvert est-il un isolant ou un conducteur?(fais le schéma électrique de ton expérience) La lampe ne s allume pas. On en déduit que l interrupteur ouvert est un ISOLANT Schéma électrique avec les symboles : Un interrupteur fermé est-il un isolant ou un conducteur? (Fais le schéma électrique de ton expérience) La lampe s allume. On en déduit que l interrupteur ouvert est un conducteur Schéma électrique avec les symboles :
3/ Conducteurs et isolants dans une lampe : Pour chaque partie de la lampe, remplis la légende en disant s il s agit d un isolant ou d un conducteur. Filament Ampoule Gaz rare Conducteur Isolant Isolant Culot Conducteur Plot central conducteur 4/ Notre corps est-il conducteur? Donne un argument pris dans l actualité ou pas. Oui, on peut être électrocuté ou électrisé (Claude François) 5/ Sécurité électrique A/ le court-circuit Court-circuiter, c est brancher UN fil entre les bornes d un dipôle Il peut être dangereux ou pas. Expérience : Le fil est remplacé par de la paille de fer. Court-circuite la pile en amenant ses languettes en contact avec la paille. Bilan : Court-circuiter un dipôle, c est brancher un fil entre ses bornes: Si on court-circuite une pile, les risques sont: L usure rapide de la pile. Un échauffement Des risques d incendie. =
B/ Petit zoom sur la sécurité électrique Complète le texte ci-dessous avec les mots suivants : Mouillée corps tension 24 incendie électrocution échauffent intensité courtcircuit Lors d un court-circuit, un courant très intense circule dans les fils électriques : les fils s' échauffent et cela peut déclencher un incendie Il y a électrisation lorsqu un courant d'intensité faible traverse le corps d'une personne : cela peut provoquer un arrêt respiratoire ou cardiaque, des brûlures, des contractions musculaires Une électrisation qui entraine la mort s'appelle une électrocution Tension de sécurité : 24 Volts Si la tension électrique est inférieure à 24 volts, il n'y a aucun risque d'électrisation pour l'homme. Une telle tension ne peut pas faire circuler dans le corps un courant de plus de 0,5 ma, même si la peau est mouillée : on ne sent rien. La tension du secteur, à la maison, vaut 220 V/ 230 V. Une telle tension peut faire circuler à traverse le corps humain un courant d' intensité faible (50 ma) mais qui peut être mortel en moins d'une seconde. Pour finir avec la prise de courant Si on met les doigts entre la phase et le neutre, on (ne craint rien / est électrocuté) Si on met les doigts entre la terre et la phase, on (ne craint rien / est électrocuté) Si on met les doigts entre le neutre et la terre, on (ne craint rien / est électrocuté) RETENEZ : Il ne faut jamais «trifouiller» une prise électrique : c est un adulte connaisseur qui s en occupera!