cours_L-électricité
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CHEVALIER Etienne CHAPERON Julien Plan Partie 1 : Générateurs et récepteurs 1- Nature du courant électrique, grandeurs et caractéristiques 2- Générateurs et récepteurs 3- Quelques symboles Partie 2: Circuits électriques 1- Circuits ouverts, circuits fermés 2- Conducteurs, isolants 3- Court circuit 4- Circuit en série, circuit en parallèle Partie 3 : Sécurité des personnes et installations 1- Le courant du secteur 2- Risques et protection des personnes Partie 1 : Générateurs et récepteurs 1- Nature et sens du courant électrique - Le courant électrique correspond à un déplacement ordonné des électrons dans un circuit. - Par convention, le courant se déplace de la borne + vers la borne – du générateur (en réalité, les électrons vont du – vers le + c’est l’inverse). Schéma présentant le sens de déplacement des électrons et le sens conventionnel: La tension - Différence de potentiel qui se mesure entre les bornes d’une pile en reliant la borne rouge du voltmètre à la borne (+) de la pile et l’autre borne du voltmètre à la borne (-) de la pile. - Unité de mesure : volts (V). - Elle se mesure à l’aide d’un voltmètre. - On peut ajouter des tensions en reliant des piles. + - + - + - Schéma comparatif de la tension entre une pile de 1,5V et une pile de 4,5V: 4,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V L’intensité - Correspond au débit d’électrons dans le circuit. Plus la tension du générateur est forte et plus l’intensité est élevée. - Unité de mesure : ampères (A). - Elle se mesure à l’aide d’un ampèremètre Image représentative d’un ampèremètre: Autre grandeur électrique - La puissance électrique : mesurée en watt (W). - Pour son calcul : P = U x I - Watt volts Ampère 2- Générateurs et récepteurs Les Générateurs Un générateur est un dispositif capable de faire circuler du courant électrique dans un circuit. Ils sont aussi appelés dipôles actifs. - Les piles - Les batteries d’accumulateurs - Les génératrices (alternateurs) - Les photopiles Les récepteurs Ils ont besoin de l’électricité pour fonctionner. Ils sont aussi appelés dipôles passifs. - les lampes - les D.E.L (diodes électroluminescentes) - les moteurs - les vibreurs 3- Quelques symboles électriques. Partie 2: Circuit électrique 1- Circuits ouverts/ circuits fermés. Circuit fermé: La chaîne continue d’éléments permettant le passage d’un courant électrique est établie entre les deux bornes du générateur. Circuit ouvert: Chaîne interrompue, le courant ne passe pas. Quel élément permet d’ouvrir ou de fermer facilement un circuit? L’interrupteur 2- Conducteurs/isolants. Une substance qui permet le passage du courant électrique est dite conductrice. Si elle ne le permet pas, elle est dite isolante. Ces 2 catégories ne sont pas rigoureusement distinctes : un matériau est plus ou moins bon conducteur ou plus ou moins bon isolant. Analyse des composants isolants ou conducteurs Élément Plastique Caoutchouc Aluminium Verre Air Bois Métal Conducteur Isolant Et en ce qui concerne l’eau et le corps humain??? Le corps humain, l’eau et l’électricité: L’eau est conductrice La DEL brille Le corps humain est conducteur Bons conducteurs métaux eau salée eau du robinet corps humain Bons isolants verre air bois plastique 3 - Court-circuit Un court-circuit se produit quand on relie deux bornes d’un dipôle par un bon conducteur. Lors d’un court-circuit, l’intensité du courant peut devenir importante et provoquer de forts dégagements de chaleurs et même détériorer la pile. 4 – Les circuits en série et en parallèle Dans un montage en série, les dipôles sont branchés les uns à la suite des autres. Dans ce cas, les lampes se partagent la tension du générateur et donc éclairent faiblement. Dans un montage en parallèle ou en dérivation, chaque récepteur est placé sur une branche différente et reçoit à ses bornes la tension du générateur. Donc elles éclairent de la même manière et brillent plus qu’en série. Partie 3: Sécurité des personnes et des installations. Introduction: Le danger que représente l’électricité pour notre corps exige la connaissance de plusieurs facteurs: le corps et l’eau sont conducteurs la terre est conductrice 1- Le courant du secteur. Comment l’électricité arrive-t-elle dans notre maison? Compteur Fil de Phase Centrale Electrique Transformateur Maison Fil Neutre La tension passe à 230 V 2- Risques et protections des personnes Pour qu’il y est électrocution, le corps humain doit être un élément du circuit S’il touche le fil de phase, il risque de s’électrocuter car le corps devient un élément du circuit comprenant: - La borne du fil de phase - Le fil de phase - Le corps - La terre S’il touche le fil neutre, il n’est pas électrocuté car ce fil ne présente pas de différence de potentiel. Quelques dispositifs de protection - Le disjoncteur général: permet à l’utilisateur de couper l’alimentation en électricité de la maison. - Le disjoncteur différentiel: il peut être considéré comme un contrôleur de l’équilibre entre les intensités des courants du fil de phase et du neutre. Il coupe le circuit s’il n’y a pas égalité entre ces 2 intensités. - Le fusible: L’existence d’un court-circuit, ou la multiplication de récepteurs sur une même prise entraîne une augmentation de l’intensité du courant et échauffe les fils de conduction. Le fusible fond au-delà d’une certaine température due à une surintensité et coupe le circuit. - La prise de terre: tout appareil électrique devrait avoir sa masse (partie conductrice de l’appareil, normalement isolés des fils électriques et des éléments sous tension) reliée à la terre grâce à une liaison supplémentaire (fiche mâle). Pourquoi existe-t-elle? Si le fil de phase touche accidentellement la carcasse métallique, un courant passera de la masse de l’appareil vers la terre. Dans ce cas de figure, un courant traversera l’utilisateur mais il sera faible et sans danger. Branchement sans prise de terre: Fil de phase Fil neutre Mauvaise isolation Carcasse Prise sans terre Transformateur L’utilisateur devient un composant du circuit, le courant traverse la carcasse, passe dans le corps et rejoint la terre. Vers la terre Branchement avec prise de terre: Mauvaise isolation Fil de phase Fil neutre Transformateur Carcasse Prise avec terre Vers la terre La prise de terre renvoi directement le courant vers la terre. L’Homme ne reçoit qu’une petite partie du courant inoffensive. Questions complémentaires: Le bois humide est-il un conducteur ou un isolant? Pourquoi un oiseau qui se pose sur une ligne haute tension ne s’électrocute-t-il pas? Quels sont les gestes de 1er secours à adopter en cas d’électrocution? Bibliographie - Hatier concours, Sciences expérimentales et technologie - R.Tavernier concours, Sciences expérimentales et technologie - Encyclopédie Encarta 2006 Images: -audiophonics.fr - leroymerlin.fr - bricolage.bricovideo.com - terrevivante.org
