L’état gazeux Propriétés de l’état gazeux (5eme) Une substance gazeuse ne possède ni volume propre ni forme propre: un gaz prend la forme du récipient qui le contient et occupe tout l’espace disponible. Le volume d’un gaz peut être diminué : un gaz est compressible. Le volume d’un gaz peut être augmenté : un gaz est expansible. Structure microscopique d’un gaz (4eme) Représentation des molécules d’un gaz (chaque molécule est représentée par un rond) Dans un gaz les molécules ne sont plus en contact les unes avec les autres, elles sont toujours séparées par un espace plus ou moins grand : l’état gazeux est qualifié d’état dispersé. Les molécules sont fortement agitées et en mouvement constant, elles ne cessent de rentrer en collision et de rebondir sur les autres molécules et sur les substances avec lesquelles elles sont en contact. Ce mouvement permanent des molécules en fait un état fortement désordonné. L’état liquide Propriétés de l’état liquide (5eme) Une substance liquide se caractérise par un volume propre : un liquide transvasé d’un récipient à un autre conserve le même volume. Par contre un liquide ne possède pas de forme propre : sa forme s’adapte à celle du récipient qui le contient. Structure microscopique d’un liquide (4eme) Représentation des molécules d’un liquide (chaque molécule est représentée par un rond) Dans un liquide les molécules sont toutes “entassées” les unes sur les autres. Comme l’état solide, l’état liquide est dit compact car l’espace occupé est minimal. A la différence des molécules d’un solide, les molécules d’un liquide ne sont cependant pas fixes. Elles sont mobiles, peuvent “glisser” les unes sur les autres ce qui conduit à qualifier l’état liquide d’état désordonné. L’état solide Propriétés de l’état solide (5eme) Une substance solide se caractérise par une forme propre et un volume propre. C’est à dire une forme et un volume qui ne varient pas, qui restent les mêmes quelque soit le récipient qui contient le solide. Structure microscopique d’un solide moléculaire (4eme) Représentation des molécules d’un solide (chaque molécule est représentée par un rond) Les molécules sont toutes “entassées” de manière régulière les unes sur les autres. Cet entassement leur permet d’occuper un espace réduit. Pour cette raison, on qualifie souvent l’état solide d’état compact. Chaque molécule possède une place fixe et ne peut se déplacer au sein du solide. Pour cette raison on qualifie souvent l’état solide d’état ordonné. Les états physiques Qu’est-ce qu’un état physique ? (5eme) Un état physique correspond à l’une des formes sous laquelle la matière peut exister. On distingue trois états : solide, liquide et gaz. Remarque (3eme) : On considère qu’il existe un quatrième état de la matière, appelé plasma, constitué de gaz ionisé. Les états physiques de l’eau (5eme) Dans la nature l’eau existe dans les trois états: Solide : neige, glacier, banquise, iceberg, givre, grêle. Liquide : mer, océan, cours d’eau, lac, nappe phréatique, nuages Gaz : vapeur d’eau. Les états physiques des autres matériaux (5eme) L’eau n’est pas la seule à pouvoir exister dans les trois états physiques différents. La plupart des métaux chauffés peuvent fondre puis se vaporiser. Inversement, des composés gazeux refroidis à très basse température peuvent passer à l’état liquide puis à l’état solide. Par exemple le diazote se liquéfie à – 196 °C et se solidifie à – 210 °C. Certaines matières ne peuvent cependant pas changer d’état : le papier, certaines matières plastiques ne fondent pas à température élevée mais prennent feu. Qu’est ce que l’énergie électrique ? Il s’agit de l’énergie liée aux phénomènes électriques tels que la circulation du courant électrique. Notation de l’énergie électrique L’énergie électrique, comme toutes les énergies, se note E. On précise parfois Eel Unité de l’énergie électrique L’unité de l’énergie est le joule (J). Il est également possible d’utiliser des unités dérivées du joule (millijoule, centijoule etc). L’énergie peut aussi être exprimée en watt heure ou kilowatt heure. Relation entre énergie électrique et puissance L’énergie électrique E consommée par un appareil électrique fonctionnant avec une puissance P pendant une durée t peut s’exprimer par le relation : E = P x t Pour que cette relation soit vérifiée il est possible d’utiliser plusieurs combinaisons d’unités : si la puissance est en watt et le temps en seconde alors l’énergie s’exprime en joule. si la puissance est en watt et le temps en heure alors l’énergie s’exprime en watt heure. si la puissance est en kilowatt et le temps en heure alors l’énergie s’exprime en kilowatt heure. Les conversions de l’énergie électrique Les dipôles ou appareils qui reçoivent de l’énergie électrique la transforment obligatoirement en une autre forme d’énergie. Exemples Une lampe transforme l’énergie électrique en chaleur (énergie thermique) et lumière (énergie de rayonnement). Une résistance transforme l’énergie électrique en énergie thermique. Une DEL transforme l’énergie électrique en énergie de rayonnement. Un moteur transforme l’énergie électrique en énergie mécanique. Facebook Twitter Google+ Pinterest LinkedIn L’électron Qu’est-ce qu’un électron ? (3eme) Un électron est une particule élémentaire présente dans tous les atomes. Symbole de l’électron (3eme) Un électron est symbolisé par la lettre e minuscule portant un signe moins en exposant: e- La charge électrique de l’électron (3eme) Un électron est une particule qui porte une charge électrique négative. Cette charge est parfois notée -e. Les électrons dans l’atome (3eme) L’électron est une particule beaucoup plus petite que le noyau et tourne autour de celui-ci. Un atome étant électriquement neutre, celui-ci comporte autant d’électrons que de charges positives dans son noyau. Les électrons libres (3eme) Les atomes métalliques comportent des électrons libres. Ce sont des électrons (il peut y en avoir un ou deux par atome en général) qui peuvent quitter le noyau autour duquel il tourne pour être reçu par le noyau d’un autre atome. Ainsi les électrons libres peuvent se déplacer librement d’atome en atome. Ce sont ces électrons libres qui permettent la circulation du courant électrique dans les métaux. L’électrisation Qu’est-ce qu’une électrisation ? Une électrisation est le passage de courant électrique à travers le corps humain. Comment une électrisation peut-elle survenir ? On peut distinguer deux types de situation : Le corps humain est en contact avec les deux bornes d’un générateur ou les deux bornes d’un composant électrique soumis à une tension. Le corps humain est en contact avec la borne d’un générateur ou d’un dipôle sous tension et avec le sol. Les conséquences d’une électrisation Les conséquences d’une électrisation dépendent des conditions dans lesquelles celle-ci se produit : de la tension reçue, de la durée de l’électrisation, de l’humidité. Une électrisation peu provoquer en fonction de ces paramètres : Des brulures au niveau de la peau mais aussi au niveau des organes internes traversés par le courant électrique. Une contraction involontaire des muscles (tétanie) qui peut empêcher la victime de lâcher l’appareil électrique. Ce phénomène peut aussi entrainer une asphyxie si les muscles responsables de la respiration ne peuvent plus être contrôlés ainsi qu’un arrêt cardiaque. Comment éviter une électrisation ? Pour éviter une électrisation il faut respecter quelques règles simples : Ne pas enfoncer de tiges métalliques ou d’objets conducteurs dans une prise électrique. Ne pas ouvrir un appareil électrique branché à une prise du secteur (télévision, ordinateur etc) Ne pas mettre d’appareil branché sur une prise du secteur en contact avec de l’eau. Ne pas dénuder (enlever la gaine en plastique) les fils électriques ou utiliser un appareil dont les fils sont dénudés. Qu’est-ce qu’un fil de connexion ? C’est un fil électrique qui relie les dipôles d’un circuit entre eux. Son rôle est de permettre au courant électrique de circuler entre ces dipôles. Les fils de connexion sont utilisés au collège car ils permettent de réaliser facilement des connexions. Complément sur les fils de connexion Quelle est la composition d’un fil de connexion ? Un fil de connexion est toujours constitué d’une gaine de plastique isolante qui entoure un fil métallique conducteur. Le métal est en général du cuivre mais il peut arriver que d’autres métaux soient utilisés. C’est la partie métallique qui permet la circulation du courant dans le fil tandis que la partie en plastique permet d’utiliser les fils en toute sécurité et sans provoquer de court-circuit. Comment réaliser une connexion avec un fil de connexion ? Pour réaliser une connexion on utilise l’extrémité du fil de connexion qui est constituée d’une partie métallique apparente appelée fiche banane. Cette fiche banane est conçue pour s’enfoncer dans une douille banane présente sur les supports des lampes et de la plupart des autres dipôles. En l’absence de ces douilles banane il faut utiliser des accessoires pour pouvoir faire une connexion. Pourquoi existe-t-il des fils de connexion de différentes couleurs ? Il existe des fils de couleurs différentes (noir, rouge, vert, jaune, bleu) mais leur constitution est exactement la même. Ces différentes couleurs ne servent qu’à facilement distinguer les différentes connexions réalisées dans un circuit électrique. Les fils de connexion sont-ils utilisés dans les appareils électriques et électronique ? Les fils de connexion ne sont utilisés qu’au collège. Dans un appareil électrique les fils électriques ne sont pas munis de fiches bananes mais ils sont en général soudés à chaque connexion. Dans les appareils électroniques, on trouve des circuits imprimés où les connexions entre dipôles se font grâce à des bandes métalliques fixée sur des plaques. Quelle est l’influence d’un fil de connexion sur le courant ? (4eme) Un fil de connexion est censé seulement permettre le passage du courant d’un dipôle à un autre. Il doit donc avoir le moins d’influence possible sur le courant électrique. Comme tous les conducteurs électriques il possède une certaine résistance mais celle-ci étant très faible on peut considérer que la tension aux bornes d’un fil de connexion est nulle. Qu’est-ce qu’un fusible ? Un fusible est un dipôle destiné à protéger une ligne électrique ou un appareil contre un courant électrique d’intensité trop élevée. Symbole normalisé d’un fusible Principe de fonctionnement d’un fusible Un fusible est constitué d’un fin fil métallique. Lorsqu’il est parcouru par le courant électrique l’effet joule provoque son échauffement et si sa température dépasse une certaine limite alors il se met à fondre. Le fil métallique, en fondant, ouvre le circuit et empêche le courant électrique de circuler. Le calibre des fusibles Chaque fusible comporte un calibre qui indique la valeur maximale d’intensité qu’il peut recevoir. Par exemple, un fusible de calibre 20 A peut supporter au maximum un courant électrique d’intensité 20 A. Utilisation des fusibles On trouve des fusibles dans les tableaux électriques de toutes les habitations. Chaque tableau électrique comporte plusieurs fusibles et chacun protège une ligne électrique différente ( celle des prises d’une pièce, des lampes, de la machine à laver, du chauffage électrique etc) On trouve aussi des fusibles dans certains appareils électriques. Facebook Twitter Google+ Pinterest LinkedIn Qu’est-ce qu’un générateur ? Un générateur est un dipôle qui peut faire circuler un courant électrique dans un circuit. Pour qu’un circuit électrique soit complet il doit nécessairement comporter au moins un générateur. Exemples de générateurs Les piles, les batteries, les panneaux solaires, les dynamos, les alternateurs sont des générateurs. Complément sur les générateurs Symbole normalisé d’un générateur Générateur de courant continu Générateur de courant alternatif Les générateurs de courant continu Ce sont les générateurs électrochimiques comme les piles et les batteries ainsi que les cellules photovoltaïques (présentes sur les panneaux solaires). Ils produisent une tension constante ainsi qu’un courant d’intensité constante au cours du temps. Les générateurs de courant alternatif Le courant alternatif est produit par des alternateurs présents par exemple dans les centrales électriques, les éoliennes, les dynamos de vélo. Ces générateurs fournissent un courant alternatif ainsi qu’une tension alternative dont la valeur varie au cours du temps en général de manière périodique. Les prises du secteur fournissent un courant alternatif. Association de générateurs Il est possible de relier ensemble plusieurs générateurs: c’est le cas dans les appareils qui fonctionnent avec plusieurs piles. Les générateurs sont en général reliés en série. Pour que la tension des générateurs s’ajoute il faut les relier par des bornes de signes différents sinon leur tension se soustraient. L’intensité du courant électrique Qu’est ce que l’intensité ? L’intensité du courant électrique peut être comparée au débit d’un fleuve. Elle reflète la quantité et la vitesse du courant électrique qui circule en un point donné du circuit électrique. Notation de l’intensité L’intensité se note avec la lettre I. Exemple : I = 5 A Unité de l’intensité L’unité de l’intensité est l’ampère. Il s’agit du nom d’un scientifique français qui a consacré une grande partie de ses recherches au courant électrique : André Marie Ampère. Il est également possible d’utiliser toutes les unités qui dérivent de l’ampère : le milliampère, centiampère, déciampère, décaampère, hectoampère et kiloampère. Tableau de conversion des ampères kiloampère hectoampère décaampère ampère déciampère centiampère milliampère kA hA daA A dA cA mA Mesure de l’intensité L’intensité se mesure à l’aide d’un appareil appelé ampèremètre. Le plus souvent on utilise le mode ampèremètre d’un multimètre Intensité et fonctionnement des récepteurs Le fonctionnement d’un dipôle dépend de l’intensité du courant électrique qu’il reçoit. En général plus l’intensité est élevée et plus le fonctionnement est efficace. Par exemple, une lampe qui reçoit un courant électrique plus intense brille plus fort. Intensité du courant dans un circuit en série Dans un circuit en série l’intensité obéit à la loi d’unicité de l’intensité. Intensité du courant dans un circuit en dérivation Dans un circuit en dérivation l’intensité du courant électrique obéit à la loi d’additivité des intensités. Intensité nominale Elle correspond à l’intensité du courant que doit recevoir un récepteur pour fonctionner dans des conditions normales, c’est à dire d’une manière assez efficace mais sans le détériorer prématurément Qu’est-ce qu’un interrupteur ? Un interrupteur est un dipôle qui peut laisser circuler le courant électrique ou au contraire l’interrompre. Un interrupteur commande donc le fonctionnement d’un circuit ou d’un appareil électrique. Exemples d’interrupteurs Il existe différents modèles d’interrupteurs : Les interrupteurs à bascule ( fonctionnent en faisant basculer l’interrupteur d’une position à une autre ). Les interrupteurs à bouton poussoir ( sont actionnés en poussant sur un bouton ) Les interrupteurs à détection de son, de mouvement, de lumière, de température etc Complément sur les interrupteurs Symbole normalisé d’un interrupteur Interrupteur ouvert Interrupteur fermé Les interrupteurs en position fermée et ouverte Un interrupteur est soit en position fermée soit en position ouverte : Un interrupteur en position fermée est constituée d’une chaine de matériaux conducteurs et laisse passer le courant électrique. Un interrupteur ouvert ne laisse pas circuler le courant car la chaine des éléments conducteurs est interrompue par un isolant. Les termes “fermé” et “ouvert” semblent posséder ici un sens contraire à celui de la vie courante (le passage est possible par une porte ouverte mais pas par une porte fermée) car ils font référence à la boucle que constituent les dipôles et fils de connexion du circuit électrique : si ces éléments forment une boucle fermée d’éléments conducteurs alors le courant peut circuler alors que ce n’est pas possible si la boucle est ouverte. Tension aux bornes d’un interrupteur (4eme) Lorsqu’un interrupteur est ouvert la tension à ses bornes est égale à celle du générateur. Lorsqu’il est fermé l’interrupteur à pour seul rôle de laisser passer le courant électrique sans agir sur ce dernier et la tension à ses bornes est si faible qu’on peut considérer qu’elle est nulle. Qu’est-ce qu’un fil de connexion ? C’est un fil électrique qui relie les dipôles d’un circuit entre eux. Son rôle est de permettre au courant électrique de circuler entre ces dipôles. Les fils de connexion sont utilisés au collège car ils permettent de réaliser facilement des connexions. Complément sur les fils de connexion Quelle est la composition d’un fil de connexion ? Un fil de connexion est toujours constitué d’une gaine de plastique isolante qui entoure un fil métallique conducteur. Le métal est en général du cuivre mais il peut arriver que d’autres métaux soient utilisés. C’est la partie métallique qui permet la circulation du courant dans le fil tandis que la partie en plastique permet d’utiliser les fils en toute sécurité et sans provoquer de court-circuit. Comment réaliser une connexion avec un fil de connexion ? Pour réaliser une connexion on utilise l’extrémité du fil de connexion qui est constituée d’une partie métallique apparente appelée fiche banane. Cette fiche banane est conçue pour s’enfoncer dans une douille banane présente sur les supports des lampes et de la plupart des autres dipôles. En l’absence de ces douilles banane il faut utiliser des accessoires pour pouvoir faire une connexion. Pourquoi existe-t-il des fils de connexion de différentes couleurs ? Il existe des fils de couleurs différentes (noir, rouge, vert, jaune, bleu) mais leur constitution est exactement la même. Ces différentes couleurs ne servent qu’à facilement distinguer les différentes connexions réalisées dans un circuit électrique. Les fils de connexion sont-ils utilisés dans les appareils électriques et électronique ? Les fils de connexion ne sont utilisés qu’au collège. Dans un appareil électrique les fils électriques ne sont pas munis de fiches bananes mais ils sont en général soudés à chaque connexion. Dans les appareils électroniques, on trouve des circuits imprimés où les connexions entre dipôles se font grâce à des bandes métalliques fixée sur des plaques. Quelle est l’influence d’un fil de connexion sur le courant ? (4eme) Un fil de connexion est censé seulement permettre le passage du courant d’un dipôle à un autre. Il doit donc avoir le moins d’influence possible sur le courant électrique. Comme tous les conducteurs électriques il possède une certaine résistance mais celle-ci étant très faible on peut considérer que la tension aux bornes d’un fil de connexion est nulle. Les isolants électriques Définition d’un isolant électrique Un isolant est constitué d’un matériau qui ne conduit pas le courant électrique. Exemples d’isolants électriques Le papier, le verre, le bois, le tissu, l’air, les matières plastiques sont des isolants. Les isolants électriques solides A l’exception des métaux et du graphite, la plupart des matériaux solides sont des isolants électriques. Les isolants électriques liquides Toutes les solutions qui ne contiennent pas d’ions sont isolantes. L’eau pure est-elle isolante ? L’eau pure, par définition, n’a été mélangée à aucun autre composé et ne devrait donc contenir aucun ion. Cependant il se produit une transformation chimique au sein des molécules d’eau qui conduit à la formation d’ions hydrogène et d’ions hydroxyde. Même une eau pure peut donc conduire le courant électrique. Reconnaître les matériaux isolants Il est possible de distinguer les matériaux isolants des conducteurs en réalisant un test de conductivité. Les lampes Qu’est-ce qu’une lampe ? Une lampe est un dipôle qui produit de la lumière lorsqu’elle parcourue par un courant électrique assez intense. Exemples de lampes Les lampes à incandescence Les lampes à économie d’énergie aussi appelées lampes fluocompacte Les lampes à diodes. Au collège on utilise en général de petites lampes à incandescence. Quelle est la différence entre une lampe et une ampoule ? Le mot ampoule est utilisé dans la vie courante pour désigner les lampes alors qu’en réalité l’ampoule ne correspond qu’à la partie en verre de la lampe. Quelles sont les différentes parties d’une lampe à incandescence et leur rôle ? L’ampoule est l’enveloppe en verre qui contient le filament ainsi qu’un gaz inerte. Elle a le double rôle d’empêcher tout contact avec le filament qui atteint des températures très élevées et d’éviter que ce dernier ne brûle au contact de l’air. Le filament est constitué d’un métal (le tungstène) qui s’échauffe au passage du courant électrique et émet de la lumière lorsqu’il est incandescent. Les tiges en métal qui supporte le filament lui fournissent le courant électrique. Elles sont séparées par une perle de verre qui évite qu’elles ne rentrent en contact. Chacune des tiges métalliques est reliée à une borne de la lampe (le plot et le culot). Le culot et le plot de la lampe permettent de la connecter au reste du circuit afin qu’elle puisse être traversée par un courant électrique. Pourquoi une lampe permet-elle de deviner qu’un courant électrique circule ? Une lampe ne brille que si elle est parcourue par un courant. Une lampe qui brille indique donc qu’un courant électrique circule dans le circuit tandis qu’une lampe éteinte indique qu’il n’y a pas de courant électrique. Remarque Si un courant est faible il peut circuler à travers une lampe sans la faire briller. Il faut alors utiliser un appareil de mesure (ampèremètre) pour le détecter. Qui est l’inventeur de la première lampe ? C’est Thomas Edison qui inventa la première lampe en 1879. Son filament était alors constitué de fibres de bambou carbonisées et produisait une lumière assez faible. Comment connecter une lampe à un circuit électrique ? La lampe doit être fixée sur une douille reliée au circuit électrique. Au collège on utilise des douilles à vis situées sur un support mais les lampes peuvent également avoir un culot à baïonnette. Pourquoi une lampe à incandescence grille-t-elle ? Lors de chaque utilisation de la lampe une très petite partie du filament en tungstène se vaporise. Le filament devient donc de plus en plus fragile et finit par casser : la lampe est alors grillée. Comment peut-t-on modifier l’éclat d’une lampe ? L’éclat d’une lampe est d’autant plus fort que l’intensité du courant électrique qui la traverse est élevée. Et l’intensité du courant dépend elle même de la tension aux bornes de la lampe. Pour qu’une lampe brille plus fort il suffit qu’elle reçoive une tension plus élevée ou un courant électrique plus intense. Qu’est-ce-que l’intensité nominale et la tension nominale ? Une lampe porte sur son culot deux indications qui sont la tension nominale et l’intensité nominale. Ce sont la tension et l’intensité du courant que doit recevoir la lampe pour fonctionner normalement. Pourquoi certaines lampes brillent plus que d’autres ? Chaque lampe possède sa propre puissance nominale. Plus cette puissance est élevée et plus la puissance électrique convertie en énergie lumineuse est élevée. Une lampe brille d’autant plus fort que sa puissance nominale est élevée. Pourquoi les lampes à incandescence consomment-elles plus de puissance électrique que les lampes fluocompactes ? En plus de produire de la lumière les lampes à incandescence produisent une importante proportion de chaleur, ce qui n’est pas le cas de lampes fluocompactes. Loi d’additivité des tensions La tension aux bornes d’un ensemble de récepteurs branchés en série correspond à la somme des tensions de chacun d’entre eux. Un circuit en série correspondant à un ensemble de récepteurs branchés en série avec un générateur on peut alors énoncer la loi d’additivité d’une plus adaptée. Autre expression de la loi d’additivité des tensions Dans un circuit en série la tension aux bornes du générateur correspond à la somme des tensions aux bornes des récepteurs. Exemple Si un générateur fournissant une tension U est branché en série avec une lampe, un moteur et une résistance qui reçoivent respectivement des tensions U1, U2 et U3 alors en application de la loi d’additivité des tensions on a la relation : U = U1 + U2 + U3 Une vidéo qui explique bien le principe de la loi d’additivité des tensions Loi d’additivité des tensions La tension aux bornes d’un ensemble de récepteurs branchés en série correspond à la somme des tensions de chacun d’entre eux. Un circuit en série correspondant à un ensemble de récepteurs branchés en série avec un générateur on peut alors énoncer la loi d’additivité d’une plus adaptée. Autre expression de la loi d’additivité des tensions Dans un circuit en série la tension aux bornes du générateur correspond à la somme des tensions aux bornes des récepteurs. Exemple Si un générateur fournissant une tension U est branché en série avec une lampe, un moteur et une résistance qui reçoivent respectivement des tensions U1, U2 et U3 alors en application de la loi d’additivité des tensions on a la relation : U = U1 + U2 + U3 Qu’est ce que la loi d’ohm La loi d’ohm établit une relation entre la valeur d’une résistance, la tension qu’elle reçoit et l’intensité du courant qui circule. Énoncé de la loi d’ohm On note : U la tension aux bornes de la résistance I l’intensité du courant qui circule à travers la résistance R la valeur de la résistance. Alors : U = R x I Les unités à respecter Pour que la loi d’ohm soit respectée la tension doit être exprimée en volt, l’intensité en ampère et la résistance en ohm. Proportionnalité La loi d’ohm indique que la tension aux bornes d’une résistance est proportionnelle à l’intensité du courant. Si l’intensité est multipliée par deux alors la tension est aussi multipliée par deux, si l’intensité est multipliée par trois alors la tension est multipliée par trois etc Utilisation de la loi d’ohm Selon son expression et les grandeurs connues la loi d’ohm permet d’obtenir différentes grandeurs : Sous la forme U = R x I elle permet de calculer le tension lorsque la résistance et l’intensité sont connues. Sous la forme I = U : R elle permet de calculer l’intensité lorsque la tension et la résistance sont connues. Sous la forme R = U : I elle permet de calculer la résistance lorsque la tension et l’intensité sont connues. La loi d’unicité de l’intensité Dans un circuit en série l’intensité du courant électrique est la même en tous points. Cette loi est valable dans tous les circuits en série ainsi que dans les branchements en série présents dans les branches des circuits en dérivation. D’après cette loi tous les dipôles d’un circuit en série sont parcourus par un courant électrique de même intensité. Pour connaitre l’intensité dans un circuit en série il suffit donc de réaliser une seule mesure. Si trois ampèremètres mesurant des intensités I1, I2 et I3 sont placés dans un même circuit en série, alors : I1 = I2 = I3. Loi d’unicité de la tension Lorsque des dipôles sont branchés en dérivation, la tension à leurs bornes est la même. Si on applique cette loi dans un circuit où tous les dipôles sont en dérivation alors la tension aux bornes de chaque récepteur est égale à la tension du générateur. Exemple Dans un circuit en dérivation comportant une pile, une lampe et un moteur des voltmètres permettent de mesurer la tension U aux bornes de la pile, la tension U1 aux bornes de la lampe et la tension U2 aux bornes du moteur. En utilisant la loi d’unicité de la tension on peut écrire la relation U = U1 = U2. Facebook Twitter Google+ Pinterest LinkedIn Le sens du courant électrique Sens conventionnel du courant électrique Par convention le courant électrique circule de la borne positive à la borne négative à l’extérieur du générateur. Représentation du sens du courant Il est représenté par une flèche de préférence rouge. Représentation du sens du courant dans un circuit en série Un circuit en série comporte une seule boucle, il suffit donc de faire une seule flèche pour indiquer le sens du courant. Exemple: Représentation du sens du courant dans un circuit en dérivation Un circuit en dérivation comporte plusieurs boucles, il faut donc placer une flèche dans chacune de ces boucles pour indiquer le sens du courant. Exemple: Influence du sens du courant Certains dipôles dit « polarisés » sont sensibles au sens du courant et fonctionnent de manière différente selon celui-ci. Il faut alors être attentif au sens de branchement du générateur et de ces dipôles. Courant continu et courant alternatif Il existe deux sortes de courant électrique: Le courant continu, fourni par les piles, garde une intensité constante au cours du temps et circule toujours dans le même sens. Le courant alternatif, fourni par les prises du secteur, a une intensité qui varie au cours du temps et circule alternativement dans un sens puis dans l’autre. Sens de déplacement des particules qui interviennent dans le courant électrique Dans un métal le courant électrique correspond à un déplacement d’électrons libres. Ces particules étant négatives elles se dirigent vers la borne positive du générateur. Dans une solution aqueuse les particules positives (les cations) se dirigent vers la borne négative tandis les particules négatives (anions) se dirigent la borne positive. Les circuit en série Qu’est-ce qu’un circuit en série ? Il s’agit d’un circuit dont tous les dipôles sont branchés en série, c’est à dire les uns à la suite des autres. Exemples de circuits en série L’ordre des dipôles dans un circuit en série Les dipôles d’un circuit en série peuvent être branchés dans n’importe quel ordre sans que cela n’affecte le fonctionnement de ces dipôles. En changeant l’ordre des dipôles d’un circuit en série on ne modifie pas le courant électrique. Le nombre des récepteurs dans un circuit en série Lorsqu’on augmente le nombre de lampes dans un circuit leur éclat devient plus faible. Plus généralement, plus le nombre de récepteurs est important et plus l’intensité du courant électrique est faible. Circuit en série ouvert Lorsqu’un circuit en série est ouvert le courant ne peut plus circuler et les récepteurs du circuit cessent de fonctionner. Court-circuit dans un circuit en série Si les récepteurs ne sont pas tous court-circuités: les récepteurs en court-circuit ne reçoivent plus de courant et cessent de fonctionner tandis que les autres reçoivent un courant plus intense et risquent de griller. Si le générateur est court-circuité alors le courant qui circule devient très intense et produit une forte chaleur qui peut faire griller le générateur et provoquer un incendie. Les récepteurs ne reçoivent alors plus de courant et cessent de fonctionner. Si tous les récepteurs sont court-circuités on se retrouve dans une situation équivalente au court-circuitage d’un générateur avec les même risques et conséquences. L’intensité du courant dans un circuit en série Dans un circuit en série l’intensité du courant électrique obéit à la loi d’unicité de l’intensité. La tension dans un circuit en série Dans un circuit en série la tension obéit à la loi d’additivité des tensions. Facebook Twitter Google+ Pinterest LinkedIn Tensions et courants alternatifs Définition d’une tension alternative Une tension alternative est une tension variable qui prend alternativement des valeurs positives puis négatives. Définition d’un courant alternatif Un courant alternatif est un courant d’intensité variable qui circule alternativement dans un sens puis dans l’autre. Les générateurs de tension et de courant alternatifs Les tensions et courants alternatifs sont en général produits grâce à des alternateurs. Les prises de secteur fournissent ce type de tension et de courant. Tension et courant continu Définition d’une tension continue Une tension continue est une tension qui garde le même signe et la même valeur au cours du temps. Définition d’un courant continu Un courant continu est un courant qui circule toujours dans le même sens avec une intensité qui reste constante au cours du temps. Les générateurs de tensions et de courants continus Les générateurs chimiques tels que les piles et les batteries produisent un courant continu. C’est également le cas des cellules photovoltaïques qui constituent les panneaux solaires Facebook Twitter Google+ Pinterest LinkedIn Les résistances Qu’est-ce qu’une résistance ? Le terme résistance possède deux significations différentes : Il peut désigner un dipôle de forme cylindrique nom polarisé. Il peut aussi désigner une grandeur électrique qui caractérise les dipôles résistance ainsi que tous les matériaux conducteurs. Symbole normalisé d’une résistance Rôle d’une résistance dans un circuit électrique Lorsque résistance est introduite dans un circuit elle a pour effet de faire diminuer l’intensité du courant électrique. Cette diminution est d’autant plus forte que la valeur de résistance est élevée. Notation d’une résistance La valeur d’une résistance est notée à l’aide de la lettre R Unité de la résistance La résistance s’exprime en ohm ou l’une de ses unités dérivées (kiloohm hectoohm etc) Le symbole de l’ohm est la lettre grecque Ω (oméga) Comment déterminer la valeur d’une résistance ? Elle peut être déterminée grâce aux anneaux colorées qu’elle comporte en utilisant le code des couleurs. Elle peut être mesurée grâce à un ohmmètre. Utilisation des résistances Elles peuvent être utilisées de deux manières très différentes : Elle peuvent servir à modifier l’intensité du courant électrique afin de l’adapter au fonctionnement de certains dipôles. Grâce à l’effet joule, elles peuvent être utilisées pour produire de la chaleur comme par exemple dans les plaques de cuissons électriques, les fours, les radiateurs électriques, les sèche cheveux etc. Relation entre la résistance, le tension et l’intensité Ces grandeurs obéissent à la loi d’ohm. Un court-circuit est un contact involontaire ou volontaire, entre deux conducteurs d’un même circuit électrique. Le générateur et autres les dipôles du circuit électriques peuvent au mieux cesser de fonctionner et au pire, griller à cause d’une augmentation de l’intensité et de l’échauffement des composants. Dans cet exemple un court-circuit fait boucler le courant directement de la pile sur elle-même ce qui va décharger rapidement la pile. Le courant n’étant pas consommée l’intensité grimpe et rapidement l’échauffement du circuit va endommager irrémédiablement la pile. Voici un autre exemple de court-circuit : à gauche un circuit en série avec 3 lampes, à droite on court-circuite la lampe L2. L2 ne s’allumera donc pas, mais la pile ne devrait pas être en danger car les lampes L1 et L3 font toujours partie de la boucle de courant. Déceler et éviter un court-circuit électrique Les coupes circuits comme les disjoncteurs ou les fusibles sont justement des composants faits pour éviter ce genre de problème sur les installations domestique. L’intensité fait bruler le fusible ou “déconnecter” le disjoncteur, ce qui interrompe le court-circuit au plus tôt afin d’éviter la surchauffe et le risque d’incendie. Facebook Twitter Google+ Pinterest LinkedIn
