La résistance et la résistance variable

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Module 4
L’électricité
1
L’électricité
Énergie : la capacité de faire un travail (comme faire un mouvement ou
relâcher de la chaleur). L’unité de mesure est le Joule (J).
Sortes d’énergies
Énergie lumineuse : ___________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Énergie Nucléaire : ____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Énergie Potentielle Gravitationnelle : ___________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Énergie Cinétique : ____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Énergie Thermique : ___________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Énergie Chimique : ____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2
Énergie Sonore : _______________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Énergie électrique : ____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Utilisez la figure 4.51, page 332 et décrivez les transformations de
l’énergie qui se passent lorsqu’on allume une lumière, en commençant
avant la centrale de charbon.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3
L’électricité statique
Benjamin Franklin : La première personne à utiliser les termes « positif »
et « négatif » pour décrire des objets qui sont chargés. À l’époque, il ne
savait pas qu’il existait des protons et des électrons mais, il savait que
des objets pouvaient avoir des charges opposées.
Électricité Statique : _________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Le mot « statique » veut dire « ne bouge pas ». En réalité les charges
électriques peuvent se déplacer. Pour cette raison, certaines personnes
préfèrent utilisé le terme « charges non équilibrées » pour décrire des
objets chargés.
Lois des charges :
1. Des charges de signes semblables se
repoussent.
2. Des charges de signes opposés s’attirent.
3. Les objets chargés attirent les objets
neutres (sans charge)
4
Les Conducteurs : _____________________________________________________
________________________________________________________________________







Aluminium
Cuivre
L’or
Le nickel
La platine
L’argent
Le tungstène
Les Isolants : __________________________________________________________
________________________________________________________________________







Coton
Verre
Papier
Plastique
Porcelaine
Caoutchouc
L’eau pure
Semi-conducteur : _____________________________________________________
________________________________________________________________________
Supraconducteur : ____________________________________________________
________________________________________________________________________
5
Un Électroscope : _____________________________________________________
________________________________________________________________________
Une machine Van de Graaff :
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
Devoir : Explique avec un schéma la foudre et le
fonctionnement d’un paratonnerre.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
6
L’électricité Dynamique : les électrons bougent!
Circuit : un canal/chemin continu dans lequel les charges peuvent se déplacer.
Les circuits se composent des quatre éléments de base suivant :
1. Une source d’énergie : comme une pile
2. Un conducteur : le fil dans lequel le courant circule
3. Une charge/résistance : des dispositifs, intégrés au circuit, qui
convertissent l’énergie électrique en d’autre forme d’énergie
4. Une commande : un interrupteur où tout autre dispositif capable de
mettre sous tension ou hors tension le circuit
Symboles de Circuits
Qu’est-ce que c’est?
Un fil conducteur
Une pile + / Une batterie
Une ampoule
Un interrupteur
Une résistance
Un Ohmmètre
Un Ampèremètre et
Galvanomètre
Un voltmètre
Un Moteur
7
Symbole
Pile : __________________________________________________________________
Batterie : _____________________________________________________________
Interrupteur : _________________________________________________________
Résistance/charge : __________________________________________________
Règles pour dessiner un circuit :



Les circuits ce dessine en forme de rectangle ou carré
Les fils conducteurs sont en ligne droite et courbe en angle droit
(90 degrés)
Les fils conducteurs ne devraient pas se croiser si possible
Fait et dessine le circuit suivant et indique le sens du courant
électrique.
 Une batterie de 3 piles
 Un circuit dans lequel il y a une ampoule et un moteur. Le moteur
et l’ampoule peuvent être contrôlé (allumé ou éteint) sans affecté
l’autre.
 Dans le circuit que tu dessines, seulement le moteur est allumé.
8
L’électricité dynamique (bouge)
Terminologie
Explication
Analogie: Route et voitures
Courant
Voltage
Différence de
Potentiel
Tension
*attention
Résistance
9
L’eau et une rivière
L’électricité dynamique
Le courant (I) : ________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
La différence de potentiel/Tension/Voltage (V) : _____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
La résistance (R) : ____________________________________________________
________________________________________________________________________
10
2 Types de Circuits
Circuit en Série : _____________________________________________________
________________________________________________________________________
Tension : Le voltage ___________________________
entre toutes les composantes
(ampoules/charges).
Courant : Toutes les composantes
_____________________________ courant.
Si une charge brise, les autres charges
_________________________________.
Plus qu’il y a de d’ampoules, ___________________
qu’elles brillent.
Parallèle : _____________________________________________________________
________________________________________________________________________
Tension : Le voltage
________________________ entre toutes les
composantes (ampoules/charges).
Courant : Toutes les composantes
_____________________________ courant.
Si une charge brise, les autres charges
_________________________________________.
Plus qu’il y a de d’ampoules, elles brillent
_________________________.
11
La Loi de Ohm
Il y existe un rapport entre le courant, la tension et la résistance :
R ()= __V_(V)_
I(a)
Résistance = Tension
Courant
Étapes de
résolution
Quelle est la résistance d’un radiateur
électrique si un courant de 12.5 A y
circule lorsqu’il est branché à une prise
murale de 120V?
Quel est le courant total du circuit cidessus?
Information
donnée
Qu’est-ce qu’on
cherche?
Quelle formule
allons-nous
utiliser?
Calculs
Réponse
(Page 282 Questions 1 à 4)
12
La résistance et la résistance variable
Lecture de la résistance (279-283)

Un fil de ___________________ offre 400 fois plus de résistance qu’un fil de
___________________

Lorsque l’énergie électrique passe à travers une résistance, il est converti
en une autre forme _______________(lumineuse, chaleur, etc.)

Plus un fil est long, ____________ qu’il y aura de résistance.

Plus un fil est large, ____________ qu’il y aura de résistance.

Plus la température augmente, _______________ qu’il y a de résistance.

Un bon conducteur offre ___________________ de résistance.

Le symbole de la résistance est : ___________________.

Dans les composants électroniques, les résistances sont utilisées pour
contrôler le __________________ et la __________________.
13
Table : Les facteurs d’un fil électrique qui influence la résistance à
l’intérieur du fil.
Facteurs
Effet sur la résistance
Longueur
Superficie de la
section
transversale
Température
Composition
(matière utilisée)
Résistances Variables
Résistance Variable : une résistance qui n’a pas de valeur fixe.
La
valeur de la résistance peut changer selon : la température, la lumière, la
tension, ou d’autres facteurs.
Utilité :

Gradateurs d’éclairage

Contrôle de vitesse d’un
moteur

Contrôle du volume

Régulateurs de
températures des
réfrigérateurs et cuisinières
14
Les Piles Électrochimiques de Alessandro Volta
Électrodes : morceau de métal
Anode : électrode qui deviendra chargé négativement en attirant
des anions de la solution parce qu’il est positif. Le surplus d’électrons
vont passer dans le fil conducteur vers le cathode.
Cathode : électrode qui deviendra chargé positivement parce qu’il
est négatif il attire des cations en solution. Les électrons sont attirés
vers le cathode.
Électrolyte : substance liquide ou pâteuse dans laquelle les électrodes
sont placée.
Pile Sèche : électrolyte est une pâte (Comme une pile Energizer)
Pile Liquide : électrolyte est un liquide (Comme une pile de plomb
d’une voiture)
Conditions Importantes pour faire une pile électrochimique :

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________
Pile Primaire : _________________________________________________________
Pile Secondaire : _______________________________________________________
15
L’électricité et le magnétisme
Est-ce qu’il il a un lien entre l’électricité et le magnétisme?
Christian Oersted a découvert que, OUI, les deux sont reliés.
Hans
Comment un courant électrique influence un
compas? Pourquoi? _________________________
___________________________________________
___________________________________________
Qu’est-ce qu’un électro-aimant?
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
Michael Faraday et Joseph Henry: Si un champ magnétique est créer
avec un courant électrique!
Est-ce qu’un courant électrique peut être
créer avec champ magnétique?
Une Génératrice
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
16
Génératrices et Moteurs
Générateur : un appareil qui converti de l’énergie mécanique en énergie
électrique. Une génératrice fonctionne grâce à la découverte de la
relation entre l’électricité et le magnétisme.
Moteur : un appareil qui converti de l’énergie électrique en énergie
mécanique.
Courant Alternatif : ___________________________________________________
________________________________________________________________________
Courant Continue : ___________________________________________________
________________________________________________________________________
Génératrice à Courant Continue (Dynamos) et Moteur à Courant
Continue
Parties Importantes
Balais :
(conducteur)
transfère
l’électricité de la source d’énergie au
commutateur.
Commutateur :
(interrupteur)
transfère l’électricité des balais à
l’induit, ce qui transforme celui-ci en
électro-aimant.
Induit :
reçoit
(électro-aimant)
de
l’énergie
commutateur
chargé
et
un
négativement
L’induit
électrique
du
côté
devient
et
l’autre
positivement.
Aimants
Permanentes :
Elles
repoussent et attirent les extrémités
de l’induit en le tournant.
Les forces d’attraction et de répulsion
entrainent la rotation de l’induit.
17
Génératrices à Courant Alternatif et Moteurs à Courant Alternatif
Parties Importantes
Rotor : une bobine rotative fait d’un anneau de fils conducteur non
magnétique
Stator : la composante qui entoure le rotor, (c’est un aimant)
18
La Puissance (Power)
Puissance (P) : La puissance est l’énergie donnée par unité de temps
mesurée en Watts (W).
Puissance (W)
P
Étapes de
résolution
= Tension (V) x Courant (I)
= VI
Un courant de 13.6 A passe à travers
une plaque chauffante alimentée par
une prise murale de 110V. Quelle est
la puissance de la plaque chauffante?
Information
donnée
Qu’est-ce qu’on
cherche?
Quelle formule
allons-nous
utiliser?
Calculs
Réponse
19
Une ampoule de 80W utilise 120V pour
fonctionner. Quel est le courant qui passe
dans l’ampoule?
L’Énergie
L’énergie à l’entré: L'énergie électrique consommée par un appareil est
égale au à puissance consommée par la durée de son fonctionnement.
Ceci est l’énergie consommée ou donnée à l’appareil.
L’énergie utile (sorti) : L’énergie électrique qui est vraiment transformé
par l’appareil pour accomplir sa tache. On ne compte pas les pertes de
chaleurs, la friction, etc.
Énergie (J) = Puissance (W) x temps (secondes)
E = Pt
Étapes de
résolution
Une ampoule de 60W est allumée
pendant 5h. Quelle quantité d’énergie
est utilisée pendant que l’ampoule
fonctionne?
Information
donnée
Qu’est-ce qu’on
cherche?
Quelle formule
allons-nous
utiliser?
Calculs
Réponse
20
12 000 J d’énergie est consommée pour
faire fonctionner un grille-pain pour
2minutes. Quelle est la puissance du
grille-pain?
Le Rendement %
Aucun appareil électrique n’est capable de transformer toute l’énergie
électrique qu’il absorbe en énergie utile reliée à sa fonction. Par exemple,
une ampoule ne peut pas convertir toute l’énergie électrique qu’elle reçoit
en lumière. Une certaine quantité est perdue sous forme de chaleur
aussi.
On peut calculer l’efficacité des appareils électriques. Ceci s’appelle le
rendement.
Rendement = énergie utile à la sortie x 100%
énergie totale à l’entrée
Étapes de
résolution
Il faut donner 145 000J d’énergie à un
four pour le faire chauffer. 80 000J de
l’énergie est utilisé pour chauffer le
four. Quel est le rendement du four?
Une bouilloire électrique de 100- watts
prend quatre minutes pour que l’eau
bouille.
Si l’énergie nécessaire pour
chauffer l’eau est de 196 000 J, quel est le
rendement de la bouilloire?
Information
donnée
Qu’est-ce qu’on
cherche?
Quelle formule
allons-nous
utiliser?
Calculs
Réponse
Pratique : Page 329 (Questions 1 à 3)
21
Le chemin de l’électricité : de sa création à ta maison
22
Évaluer les différentes méthodes pour produire l’électricité
Type
Schéma
Avantages
Énergie Solaire
Énergie
Géothermique
Les
combustibles
fossiles : le
charbon, le gaz
naturelle
23
Désavantages
Type
Schéma
Avantages
Énergie
Nucléaire
Éolienne
Les barrages
hydroélectriques
24
Désavantages
Type
Schéma
Avantages
Marée Motrice
Biomasse
Hydogène
25
Désavantages
Nom
Transfère
d’énergie
Fonctionnement et utilité
Apparence/ schéma
Transfère
Fonctionnement et utilité
Apparence/ schéma
Thermocouple
Génératrice
Thermoélectrique
(Thermopile)
Effet Seebeck
Cristal
Piézoélectrique
Nom
26
d’énergie
Diode
électroluminescente
Poisson
électrogène
27
28
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