Électricité – 1° année (13 unités didactiques) Connaissances Un générateur est nécessaire pour qu’une lampe éclaire ; pour qu’un moteur tourne. Un générateur transfère de l’énergie électrique à un lampe ou à un moteur qui la convertit en d’autres forme. Une photopile convertit de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Circuit électrique simple Activités Réaliser un montage simple permettant d’allumer une lampe ou d’entraîner un moteur. Suivre un protocole donné. En présence d’un générateur, le circuit doit être fermé pour qu’il y transfert d’énergie. Il y a alors circulation d’un courant électrique. Danger en cas de court-circuit Identifier la situation de d’un générateur. court-circuit du générateur et le risque correspondant. Respecter les règles de sécurité. Le dipôle constituant le circuit en série ne forment qu’une Circuit électrique seule boucle. en série Sens conventionnel du courant électrique. Symboles normalises d’une lampe et d’un générateur, d’une Réaliser un circuit électrique simple. (5.110) Utiliser un photopile. (5.111) Matériel Pile 4.5 V Lampe Interrupteur Fils de connexion (2) Photopile Moteur Réaliser un circuit électrique simple. (5.110) Observer le courtcircuit d’une pile. (5.112) Se documenter sur les dangers des prises de courant. (5.113) Pile 4.5V Lampe Fils de connexion (4) Laine de fer Autres exercices Alternateur de bicyclette Brancher deux lampe en série. (5.126) Utiliser un diode dans un circuit en série. (5.127) Pile 4.5 V Lampe (2) Interrupteur Fils de connexion (3) Diode (1) Prérequis Savoir dessiner un schéma Savoir utiliser le 4 opérations mathématique fondamentales Connaître le signifie de fraction et pourcentage Savoir dessiner un graphique de pourcentage diode, d’une diode électroluminescente. Pour un circuit donné, l’ordre des dipôle n’influence pas leur fonctionnement. Valider ou invalider une hypothèse correspondante. Inverser l’ordre des Pile 4.5 V dipôles dans un circuit Lampe (2) en série. (5.128) Interrupteur Fils de connexion (3) Diode (1) Certain matériel sont conducteurs, d’autres sont isolants. Le corps humain est conducteur. Un interrupteurs ouverts se comporte comme un isolant ; fermé se comporte comme un conducteur. Circuit avec une dérivation. Valider ou invalider une hypothèse sur le caractère conducteur ou isolant d’un matériaux. Identifier des matériaux conducteurs e des matériaux isolants. (5.129) Pile 4.5 V Lampe Interrupteur Fils de connexion (3) Etudier le comportement d’un circuit comportant une dérivation. (5.142) Pile 4.5 V Lampe (2) Interrupteur Fils de connexion (4) Une installation domestique classique est constituée d’appareils en dérivation. Réaliser un montage avec une dérivation a partir d’un schéma. Faire le schéma normalisé d’un circuit avec une dérivation en respectant les conventions. Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale. Se documenter sur le branchement des appareils domestiques. (5.143) Identifier les bornes d’une Mesure une tension. pile. Mettre en évidence (4.12) la tension entre ses Tension nominale, bornes en circuit ouvert. surtension, sous Reconnaître qu’il peut y tension.(4.13) avoir une tension entre Circuit en série. (4.14) deux points entre lesquels Circuit en dérivation. ne passe aucun courent (4.16) et qu’inversement un dipôle peut être parcouru par un courant sans tension notable entre ses Circuit électrique comportant une dérivation Mesure, unité. Loi d'additivité vérifiée par la tension. Tension électrique Générateur Multimètre Interrupteur Lampe Fils de connexion (3) Piles 1,5V (2) Comprendre le signifié de unité de mesure et les écritures : U1+U2=2,9+3,3 U1+U2=U3 Passage de V à mV et à μV bornes. Mesurer une tension. Connaître l’unité de tension, le mode de branchement d’un multimètre utilisé en voltmètre. Connaître e savoir vérifier l’additivité de la tension. Mesure, unité. Mesurer une intensité. Loi de conservation vérifiée par Connaître l’unité d’intensité, le mode de l’intensitè en courant continue. branchement d’un multimètre utilisé en amperomètre. Intensité de curant Connaître et vérifier la conservation de l’intensité en courant continu. Montre que le courant qui traverse une pile dépend du circuit sur lequel elle est branché. Les métaux les plus Reconnaître par quelques Les métaux de la couramment utilises sont le fer, tests qualitatifs simples vie quotidienne le zinc, l’aluminium, le cuivre, quelque métaux usuels. l’argent e l’or. Mesurer une intensité. (4.26) Circuit en série. Circuit en dérivation. Générateur Multimètre Interrupteur Lampe Fils de connexion (3) Piles 1,5V (2) Quels sont les métaux les plus couramment utilises ? (3.12) Comment reconnaître quelques métaux courants ? (3.14) Tous les métaux conduisent le Comparer le caractère Les solides et le courant électrique. conducteur de différent solutions aqueuse solides à l’aide d’un circuit conduisent-ils le La conduction de courant électrique. courant électrique ? électrique dans le métaux (3.28) s’interprète par un deplacement Courant électrique d’électrons. es structure de la matière Pièces de différentes métaux La conduction du courant électrique dans le solutions aqueuse s’interprète par un Comparer le caractère conducteur de l’eau et de diverses solutions Sucre Sal Verre Pièces de différentes métaux Pile ou générateur Lampe Fils de connexion (3) Concept de volume et masse Signifié de rapport déplacement d’ions. aqueuses à l’aide d’un circuit électrique. Constituants de l’atome: noyau et électrons. Les atomes et les molécules sont électriquement neutres ; l’électron et les ions sont charges électriquement. Les espèces chimiques présentes dans une pile contiennent de l’énergie Pile chimique dont une partie est électrochimique et transférée sous d’autres formes énergie chimique d’énergie lorsqu’elle fonctionne. L’énergie mise en jeu dans une pile provient d’une réaction chimique : la consommation de réactif entraîne l’usure de la pile. L’alternateur est la partie Expliquer la production commune à toutes les centrales d’énergie électrique par électriques. l’alternateur de bicyclette L’énergie mécanique reçue par par la transformation de l’énergie mécanique l’alternateur est convertie en énergie électrique. Expliquer la production La production d’énergie électrique dans Distinction entre les source d’électricité un centrale hydraulique d’énergie renouvelable ou non. par la transformation de l’énergie mécanique Réaliser un montage permettant d’allumer une lampe ou de faire tourner un moteur à l’aide d’un alternateur. tension continue et tension Identifier une tension variable au cours du temps; continue et une tension Les tensions tension alternative périodique. alternative. alternatives Période. Construire une représentation graphique Valeurs maximale e minimale de l’évolution d’une d’une tension tension alternative D’où proviennent les électrons et les ions mobiles ? (3.30) La chimie au Différentes sortes de pile quotidien : existence et accumulateurs de plusieurs modèles de piles : pile à saline, pile alcaline, pile à combustibles. (3.76) Qu’est-ce que les différentes centrale électriques o en commun? (3.104) Comment un alternateur produit-il une tension? (3.106) Lampe a manivelle Aimant Qu’est-ce qui distingue une tension continue d’une tension alternative? (3.120) Que nous apprend la représentation Pile Alternateur Multimètre Chronomètre Fils de connexion (2) Savoir tracer un graphique Savoir lire un graphique Connaître le signifié de nombre négatif périodique. graphique d’une tension alternative ? Reconnaître une tension (3.121) alternative périodique. Déterminer graphiquement sa valeur maximale et sa période. La fréquence d’une tension Reconnaître à Quelles grandeurs Générateur périodique et son unité, le hertz, l’oscilloscope, ou grâce à peut-on mesurer avec Oscilloscope dans le Système International. une interface un oscilloscope? Multimètre d’acquisition, une tension (3.134) La tension du secteur est alternative. Elle est sinusoïdale. alternative périodique. Comprendre l’écriture F=1/T Comprendre le signifié de √2 Comprendre l’écriture Visualisation et mesure des tension alternatives Umax=U√2 Connaître le concept de proportionnalité Pour une tension sinusoïdale un voltmètre utilisé en alternatif indique la valeur efficace de cette tension. Identifier à des valeurs efficaces les valeurs des tension alternatives indiquées sur les alimentations ou sur les appareils usuels. Qu’indique un voltmètre utilise en mode alternatif? (3.135) La puissance électrique L’énergie électrique Puissance nominale indiquées Citer quelques ordres de sur un appareil. grandeurs de puissances Le watt est l’unité de puissance électriques domestiques. du Système International. Calculer, a partir de sa puissance e de sa tension Enoncé traduisant, pour un dipôle ohmique, la relation P=UI nominales, la valeur de l’intensité efficace de où U et I sont des grandeur courant qui traverse un efficaces. appareil qui se comporte comme un dipôle ohmique. L’intensité du courant électrique Exposer le rôle d’un qui parcourt un fil conducteur ne coupe-circuit. doit pas dépasser une valeur repérer et identifier les déterminée par un critère de indications de puissance, sécurité. de tension e d’intensité sur le câbles e sur le Le coupe-circuit protège les appareils et les installations prises électriques. contre le surintensités. L’énergie électrique E Calculer l’énergie transférée pendant une durée t électrique transférée à un à un appareil de puissance appareil pendant une nominale P est donnée par la durée donnée et relation E=Pt l’exprimer en joule et en Le joule est l’unité d’énergie du kilowattheure. Système International. Comment relier la Générateur puissance électrique Multimètre à la tension? (3.148). Lampe Fils de connexion (3) Savoir le signifié de « élever a la puissance » Comprendre l’écriture a=7,51 108 Comprendre l’écriture 108<a<109 Quel est le rôle d’un Fusible Connaître le cercle et coupe-circuit? (3.149) Disjoncteur son aire Prise de courant Différents appareils avec différente puissance Que mesure un Une facture d’électricité compteur électrique? (3.162) Comme calculer l’énergie transférée aux appareils électriques? (3.163) Comprendre l’écriture 1 kWh=3,6 106 J