Fiche TP - Physique/Chimie - 3ème - La sécurite électrique
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Fiche élève 1/5 Nom : Prénom : Classe : Date : Physique – Chimie La sécurité électrique Objectifs o o Comprendre les dangers liés aux surintensités dans un conducteur et dans un dipôle. Comprendre le rôle d’un coupe-circuit. ACTIVITE 1 : effet d'une surintensité sur un conducteur. 1. Expériences En vous aidant de la photo et du schéma ci-dessous, réaliser un circuit en série comportant un générateur de tension continue réglable, un interrupteur, un ampèremètre, une lampe (12V - 21 W) et 2 pinces crocodiles sur support entre lesquelles on placera successivement : o Un fil conducteur en cuivre, non protégé, de section dite normale, c’est à dire de valeur 1,5 mm2 ; o Un fil conducteur en cuivre, non protégé, de petite section comme par exemple un brin de fil conducteur souple. Prévoir un thermomètre à affichage digital dont la sonde de température sera mise en contact avec les fils précédents. Photo Schéma a) Observation de l’élévation de température dans un fil de cuivre de section « normale » parcouru par un courant donné Placer la sonde de température du thermomètre au contact du fil de cuivre (voir photo ci-dessous) et noter l’élévation de température du fil quand on ferme le circuit, le générateur délivrant une tension U = 12 V correspondant au fonctionnement normal de la lampe. L’intensité du courant électrique circulant alors valant I= 1,75 A, l’élévation de température est de ∆θ = ………..°C l’ordre de : © PIERRON 2008 Sécurité électrique (page 1) Fiche élève 2/5 b) Mesure de l’élévation de température dans un fil de cuivre de petite section parcouru par un courant Régler le générateur de tension continue pour obtenir les valeurs d’intensité figurant dans la première ligne du tableau ci-dessous et mesurer l’élévation de température dans le brin de fil de cuivre. Reporter les résultats dans les deux lignes suivantes. Intensité en A 0 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 Température en °C …… …… …… …… …… ….. …… Élévation de température ∆θ en °C …… …… …… …… …… …… …… c) Observer le cas de fils conducteurs très fins constitués par des brins de laine d’acier Placer un faisceau de laine d’acier entre les pinces crocodile et fermer l’interrupteur. 2. Conclusions a) concernant les expériences a et b La lampe fonctionnant normalement, dans quel cas l’élévation de température est-elle la plus grande ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) Dans le fil de « section normale » / dans le fil de petite section L’échauffement du fil augmente-t-il quand l’intensité du courant qui le traverse augmente ? (Rayer cidessous la mention inexacte) OUI / NON b) concernant l’expérience c L’élévation de température de la laine d’acier est-elle suffisante pour provoquer sa combustion ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) OUI / NON Sachant que la température de fusion d’une gaine en PVC entourant un fil électrique est de l’ordre de 160°C, ce qui peut être facilement atteint en cas de surintensité dans les fils de connexion, les risques de court-circuit et d’incendie vous semblent-ils réels ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) OUI / NON © PIERRON 2008 Sécurité électrique (page 2) Fiche élève 3/5 ACTIVITE 2 : effet d'une surintensité sur une résistance. 1. Expérience : En vous aidant de la photo et du schéma ci-dessous, réaliser un circuit en série comportant un générateur de tension continue réglable, un interrupteur, un conducteur ohmique de résistance R et un ampèremètre. photo schéma Calculer l’intensité maximale Imax du courant électrique admissible par le conducteur ohmique caractérisé par les valeurs R = 10 Ω et P =1/4 W, P étant la valeur maximale de la puissance qu’il peut recevoir. P 0,25 = = ……… Imax = R 10 Placer la sonde de température du thermomètre au contact du conducteur ohmique et faire circuler dans ce dernier un courant d’intensité I = 300 mA, bien supérieure à la valeur maximale Imax calculée précédemment. 2. Observations : Quelle est la conséquence d'une surintensité pour la résistance ? … …………………………………….. 3. Conclusion : Compléter le paragraphe ci-dessous à l'aide des termes suivants : destruction, élévation, incendie, intensité. L'……….. de température due à un courant électrique d’……….. trop élevée circulant dans un dipôle peut provoquer sa ……….., et même être à l'origine d'un ……….. © PIERRON 2008 Sécurité électrique (page 3) Fiche élève 4/5 ACTIVITE 3 : protection du circuit par un coupe-circuit à fusible Dans cette activité, nous allons supposer que les fils de connexion risquent d’être endommagés si l’intensité I du courant électrique qui les traverse dépasse la valeur Imax = 100mA. 1. Expérience n°1: En vous aidant de la photo et du schéma ci-dessous, réaliser un circuit en série comportant un générateur de tension continue 6 V, un interrupteur, une lampe 6V - 100 mA, un ampèremètre et un coupe circuit équipé d’un fusible de calibre « 100 mA ». Le symbole du coupe-circuit (ou fusible) est photo Schéma La lampe fonctionne-t-elle normalement ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) OUI / NON 2. Expérience n°2 Ajouter une lampe 6V-300 mA en dérivation aux bornes de la première lampe et fermer l’interrupteur. photo © PIERRON 2008 schéma Sécurité électrique (page 4) Fiche élève 5/5 Les lampes brillent-elles ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) OUI / NON Vérifier l’état du fusible avec un ohmmètre : le fusible a-t-il fondu ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) OUI / NON 3. Conclusion : Compléter le paragraphe ci-dessous à l'aide des termes suivants : chauffent, fond, protégé. Conclusion : Lorsque l’intensité du courant électrique devient trop élevée dans la branche principale d’un circuit équipée d’un fusible, ce dernier …… : les fils de connexion ne …….. pas, le circuit est ………., y compris le générateur. EXERCICE D’APPLICATION : Une prise de courant est protégée par un fusible calibré à 16A. La tension du secteur est U = 230 V. 1. Calculer la puissance maximale Pmax que peut recevoir un appareil branché sur cette prise ………………………………..……………… On branche sur cette prise de courant une rallonge reliée à une multiprise de puissance admissible P = 1500 W. 2. Quelle est la puissance maximale de l'appareil que l'on peut raccorder à cette rallonge ? …………………. …………………………………… 3. Que va-t-il se passer si on branche un appareil de puissance 3kW sur cette rallonge? ……………………………………………………………….………… 4. Le fusible qui protège la prise peut il protéger la rallonge ? …………………………………………………………………………………… Il faut impérativement respecter les indications nominales figurant sur une rallonge. © PIERRON 2008 Sécurité électrique (page 5)
