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Chapitre 8 – Conduction du courant électrique I. Tous les matériaux conduisent-ils le courant ? On a réussi à faire briller une lampe et faire circuler un courant électrique avec le matériel du laboratoire, fils prévus spécialement pour ça. Mais est-ce qu’on peut utiliser n’importe quel matériau ? Est-ce qu’un circuit fermé avec n’importe quel matériau permet de créer un circuit électrique. (C’est ça que ça veut dire, conduire le courant électrique, ça veut dire qu’on peut fabriquer un circuit électrique avec ce matériau.) Définition : Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. 1) Hypothèses Je pense que tous les matériaux ne conduisent pas le courant. Les métaux conduisent le courant, mais le bois, le plastique, le verre ne conduisent pas le courant. 2) Protocole expérimental Proposez un protocole expérimental pour tester si un matériau conduit ou non le courant. (Posez-vous la question : Comment va-t-on observer si un courant électrique circule ou non ?) Réaliser un circuit comprenant un générateur, une lampe et le matériau à tester. Si la lampe brille, le courant passe donc le matériau conduit le courant. Si la lampe ne brille pas, le matériau ne conduit pas le courant. Faites un schéma électrique normalisé du circuit à réaliser : + - Matériau à tester 3) Expérience et observations A partir de ce que vous trouvez dans votre trousse et des échantillons donnés par le professeur, complétez le tableau suivant : Matériaux qui conduisent le courant Matériaux qui ne conduisent pas Fer, cuivre, or, carbone graphite (mine de crayon de papier), aluminium. Bois, verre, air, eau, plastique, polystyrène. Que dire de nos hypothèses ? Elles étaient justes : les métaux sont conducteurs, les autres matériaux, non. 4) Conclusion Tous les matériaux ne conduisent pas le courant. Certains matériaux, appelés conducteurs électriques, laissent passer le courant. (Exemples : Tous les métaux, et le carbone graphite.) D’autres matériaux, appelés isolants électriques, bloquent le courant. (Exemples : le verre, l’air, le bois, le plastique.) Quel dipôle connaissez-vous, qui se comporte tantôt comme un conducteur, tantôt comme un isolant ? L’interrupteur ouvert se comporte comme un isolant. (Le courant ne circule pas.) L’interrupteur fermé se comporte comme un conducteur. (Le courant circule.) En effet, l’interrupteur ouvert est constitué de deux tiges de métal séparées par de l’air, un isolant. Lorsque l’interrupteur est fermé, les deux tiges conductrices sont en contact, on a bien un conducteur électrique. Revenons sur la conclusion du I. du chapitre précédent : Pour qu’il y ait courant électrique, il faut donc un générateur et un circuit fermé de conducteurs électriques. II. Le courant électrique a-t-il un sens ? 1) Diode Electroluminescente Le composant utilisé aujourd’hui est un composant particulier appelé diode électroluminescence ou DEL (LED en anglais pour Light-Emitting Diode). Une DEL brille lorsqu’elle est traversée par un courant électrique. Ce composant, très fragile, est protégé par une résistance qui limite le courant. Résistance DEL Symboles : DEL Résistance 2) Etude de deux circuits électriques Réalisons les deux circuits électriques suivants. (Attention au sens de branchement des dipôles !) + - Circuit 1 + - Circuit 2 Observations : Dans le circuit 1, la DEL brille. Dans le circuit 2, la DEL ne brille pas. Interprétations : a) Quelle est la différence entre les deux circuits étudiés ? La DEL n’est pas branchée dans le même sens dans les deux circuits étudiés. b) Que peut on en déduire sur le fonctionnement de la diode et sur le courant électrique ? Le courant électrique a un sens, et la DEL ne le laisse passer que lorsqu’elle est branchée dans un certain sens. Dans l’autre sens, elle bloque le courant et ne brille pas. c) D’après le symbole de la DEL, dans quel sens va-t-elle bloquer le courant ? La DEL va bloquer le courant lorsque celui-ci arrive sur la barre. d) Sur les circuits ci-dessus, indiquez le sens du courant par une flèche. 3) Conclusion : Sens conventionnel du courant Le courant a un sens. Dans un circuit fermé, il va de la borne (+) du générateur vers la borne (-) du générateur (sens conventionnel). On peut le représenter par une flèche sur le schéma normalisé du circuit. Exemple du moteur : Si on le fait traverser par un courant en sens inverse, il tourne dans l’autre sens. Leur montrer puis faire un exercice utilisant cette expérience. 4) Diode et DEL Comportement de la DEL. La DEL ne laisse passer le courant que dans un sens. a) Dans le circuit 1, la DEL laisse passer le courant. Elle se comporte comme un interrupteur fermé et brille. DEL passante. b) Dans le circuit 2, la DEL bloque le courant. Elle se comporte comme un interrupteur ouvert et est éteinte. DEL bloquée. Il existe un composant qui se comporte exactement comme la DEL, mais qui n’émet pas de lumière. Ce composant est appelé une diode. Symbole de la diode : III. Effets du courant électrique sur le corps humain. Le corps humain n’est pas un bon conducteur, mais le courant électrique peut tout de même le parcourir. On distingue deux types d’accidents : l’électrisation et l’électrocution. Une personne est électrisée si elle est traversée par du courant électrique. Cela peut entraîner de graves brûlures, la tétanisation des muscles (se contractent sans la volonté de la personne, et la paralysent) et des contractions rapides et irrégulières du cœur. Il y a électrocution lorsque le courant entraîne la mort. Les effets du courant dépendent de divers facteurs : Tension Peau sèche Peau humide Peau mouillée 30 V Picotements Contractions involontaires Paralysie respiratoire 70 V Contractions involontaires Tétanisation des muscles Mort 230 V Paralysie respiratoire Mort Mort Remarque : La tension est liée à la puissance délivrée par le générateur électrique. Prise électrique : Prise de terre Neutre Phase Une prise électrique fonctionne comme un générateur : le courant arrive par la phase, qui correspond à la borne (+) du générateur, et repart par la borne neutre, qui correspond à la borne (-). En cas de courant trop élevé, le courant repart par la prise de terre, reliée à la terre (au sol), qui peut absorber un courant important. La tension d’une prise est de 230 V. 1) Quelle différence y a-t-il entre électrisation et électrocution ? Une électrocution est une électrisation ayant entraîné la mort. 2) D’après le tableau à partir de quelle tension peut-il y avoir électrocution ? Dans quelles conditions ? A partir de 70 V sur peau mouillée, il peut y avoir électrocution. 3) Que peut-on dire de l’influence de l’humidité sur les effets du courant sur le corps humain ? Plus le corps est humide, mieux il conduit le courant et donc plus ses effets seront importants. 4) Pourquoi les prises électriques sont-elles dangereuses ? Les prises de courant ont une tension de 230 V qui provoque l’électrocution dans la plupart des cas. 5) Quelles sont les deux situations au cours desquelles on peut s’électriser, voire s’électrocuter sur une prise ? Lorsqu’on est en contact avec la phase et le neutre, ou la phase et la prise de terre, on forme un circuit fermé entre la prise et son corps, il y a électrisation, voire électrocution.
