Document du professeur 1/4 Niveau 5ème Physique - Chimie COURT-CIRCUIT Programme : Le courant électrique CONTENUS-NOTIONS Approche de la notion de courtcircuit COMPETENCES Repérer sur un schéma la boucle correspondant au générateur en court-circuit. EXEMPLES D’ACTIVITES Observation de l’incandescence de la paille de fer reliant les deux bornes d’une pile. Distinction entre court-circuit d’un Identifier la situation de courtgénérateur et court-circuit d’une circuit d’un générateur dans un lampe. circuit et en prévoir les conséquences. Identifier la situation de courtcircuit d’un dipôle récepteur et en prévoir les conséquences. Réalisation de situations de courtcircuit, notamment identification du cas où le générateur se retrouve en court-circuit en même temps qu’une lampe. Pré requis de l’élève : o L’élève sait représenter par un schéma un circuit électrique simple. o L’élève sait réaliser un montage à partir d’un schéma. o L’élève connaît les symboles normalisés. Mots-clé o o o o o fil circuit schéma interrupteur ouvert / fermé Liste de matériel Poste élève o Une pile 4,5V o Un support de pile o Un ensemble Sécucontact collège o Un cordon noir 50 cm o Un cordon rouge 50 cm o 2 lampes 6V-0,05 A o Cavaliers de connexion o 2 pinces crocodile o Paille de fer ou laine d’acier o o o o o pile court-circuit lampe boucle série / dérivation Références 04300 04263 10234 60010 60011 03702 10302 04138 07156 Remarques et astuces : o Une platine grandeur nature peut être fixée au tableau du professeur avec des supports lampes, des cavaliers et des interrupteurs adaptés pour aider les élèves en difficulté dans la réalisation des montages. o L’alimentation choisie est ici une pile afin d’éviter tout dommage interne au générateur dû au courtcircuit (dans le cas où la paille de fer ne s’enflamme pas suffisamment vite). o Il est préférable de distribuer quelques fils de laine d’acier non resserrés de manière à obtenir une bonne combustion au moment du court-circuit.. o Placer un support non inflammable sous la paille de fer © PIERRON 2006 Court-circuit (page 1) Document du professeur 2/4 Prolongements o Installation électrique de la maison. Dans une habitation, les appareils électriques sont branchés en dérivation. Chaque circuit doit avoir des fils de section spécifique et une protection (fusible ou disjoncteur). Dans le cas contraire il y a un risque de « surchauffe » et le circuit n'est plus efficacement protégé. Par exemple un circuit d'éclairage doit avoir une protection de calibre 10A. Pour le sèche-linge, la machine à laver la vaisselle ou le linge et le chauffe-eau, il faut protéger le circuit avec un fusible de 20A. Dans le cas d'une cuisinière, le fusible devra être de 32A…. o Fil électrique. Un fil électrique - appelé conducteur - est constitué d'une âme conductrice en cuivre (un seul fil rigide ou plusieurs fils fins et souples) qui est entourée d'une gaine protectrice et isolante en plastique. Un câble est formé de plusieurs conducteurs qui sont enrobés dans un bourrage élastique ou plastique isolant et entourés d'une gaine plastique. Lorsqu’un courant circule dans un conducteur, il provoque un échauffement de celui-ci. La section des câbles a une grande importance : - trop fins, ils chauffent très fort, les pertes par effet Joule sont élevées et il y a risque de destruction des gaines isolantes par inflammation, ce qui peut déclencher un incendie. - trop gros, ils sont inutilement lourds et chers. Le fil A : Enveloppe protectrice en plastique B : Âme en cuivre conductrice Le câble C : Gaine générale de recouvrement D : Enveloppe des fils E : Bourrage élastique ou plastique F : Ame des fils Le code couleur G : Phase H : Fil de terre I : Neutre Compétences qu’il est possible d’évaluer Expérimentales Théoriques © PIERRON 2006 - Réaliser le circuit dans l’activité 1 Réaliser le circuit dans l’activité 2 Réaliser le circuit dans l’activité 3 Ranger le matériel Faire le schéma du montage dans l’activité 1 Écrire les observations et les conclusions de l’activité 1 Compléter le schéma du montage de l’activité 2 Écrire les observations et les interprétations de l’activité 2 Compléter le schéma du montage de l’activité 3 Faire les observations et les interprétations de l’activité 3 Court-circuit (page 2) Document du professeur 3/4 Nom : Prénom : Classe : Date : Objectifs : Physique – Chimie COURT-CIRCUIT - Reconnaître un dipôle en court-circuit. Connaître les causes et les effets d’un court-circuit. Rôle d’un fusible. Activité 1 : Le court-circuit d’un dipôle 1. Réaliser un montage comprenant une pile, un interrupteur et deux lampes L1 et L2 montés en série. Vérifier que les deux lampes s’allument lorsqu’on ferme l’interrupteur. 2. Ouvrir l’interrupteur et brancher un fil de connexion, en dérivation, entre les bornes de la lampe L1. 3. Schématiser le montage ainsi réalisé dans le cadre ci-dessous. Schéma du montage 4. Fermer de nouveau l’interrupteur, observer et compléter la phrase ci-après : La lampe L1 s’éteint mais la lampe L2 reste allumée Expliquer. Le courant électrique passe par le fil de connexion et ne passe plus par la lampe L1 mais traverse encore L2 Comparer l’éclat de la lampe L2 avec et sans le court-circuit et entourer la bonne réponse dans la phrase ci-dessous : « L’éclat de la lampe L2 est moins / aussi / plus fort lorsque la lampe L1 est mise en court-circuit ». Expliquer. Le courant est plus intense car il n’y a plus qu’un seul dipôle récepteur. EN CONCLUSION CONCLUSION :: EN Lorsque les deux bornes d’un dipôle sont reliées par un fil de connexion, le dipôle est mis en courtLorsque les deux bornes d’un dipôle sont reliées par un …………………………., le dipôle est mis circuit. en ……………………………. Activité 2 : Le rôle d’un fusible dans un montage en série 1. Réaliser le montage correspondant au schéma ci-dessous. Schéma du montage © PIERRON 2006 Court-circuit (page 3) Document du professeur 4/4 2. Brancher un fil de connexion en dérivation entre les bornes de l’ensemble des deux lampes. Compléter le schéma et la phrase ci-dessous : Les lampes s’éteignent et la paille de fer brûle 3. A quoi sert la paille de fer ? En brûlant, la paille de fer ouvre le circuit. Ainsi le courant ne circule plus d’une borne à l’autre de la pile. 4. Que risquerait la pile sans la présence de paille de fer ? La pile, comme tout générateur, risquerait d’être détruite car elle est mise en court-circuit, ses deux bornes étant reliées par un fil de connexion. Activité 3 : Réaliser un court-circuit dans un montage en dérivation. 1. Réaliser le montage suivant, en plaçant les deux lampes en dérivation. 2. Brancher un fil de connexion en dérivation entre les bornes de la lampe L2. Compléter le schéma et les phrases ci-après : Les deux lampes s’éteignent : le fil ajouté a provoqué le court-circuit du générateur. La paille de fer brûle et ouvre la partie du circuit contenant la lampe L2 . Après la combustion de la paille de fer, on constate que la lampe L1 se rallume. Expliquer en complétant : En court-circuitant la lampe L2 , le fil a aussi court-circuité la lampe L1 et générateur : les deux lampes s’éteignent Le courant devient très intense entraînant la combustion de la paille de fer et provoquant l’ouverture de la partie de circuit contenant la lampe L2 : la lampe L1 peut de nouveau briller normalement, car le circuit se résume en une boucle simple contenant la lampe L1 3. Quel est le danger d’un court-circuit ? Un court-circuit peut provoquer un incendie. 4. Qu’utilise t-on pour protéger les installations électriques d’une maison ? On utilise deux types de coupe-circuits : les fusibles et les disjoncteurs. 5. Expliquer leur rôle dans un circuit électrique. Lorsque le courant qui traverse le fusible devient trop intense, celui-ci fond et interrompt la branche du circuit qui est en surcharge. En ce qui concerne le disjoncteur, lorsqu’il est traversé par un courant trop intense, il se déclenche provoquant l’ouverture de toute l’installation. EN CONCLUSION : Les courts circuits sont dangereux. On peut s’en protéger à l’aide de fusibles ou de disjoncteurs. © PIERRON 2006 Court-circuit (page 4)
