Fiche TP - Physique/Chimie - 3ème - La sécurite électrique

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Objectifs
o Comprendre les dangers liés aux surintensités dans un conducteur et dans un dipôle.
o Comprendre le rôle d’un coupe-circuit.
ACTIVITE 1 : effet d'une surintensité sur un conducteur.
1. Expériences
En vous aidant de la photo et du schéma ci-dessous, réaliser un circuit en série comportant un
générateur de tension continue réglable, un interrupteur, un ampèremètre, une lampe (12V - 21 W) et 2
pinces crocodiles sur support entre lesquelles on placera successivement :
o Un fil conducteur en cuivre, non protégé, de section dite normale, c’est à dire de valeur 1,5 mm
2
;
o Un fil conducteur en cuivre, non protégé, de petite section comme par exemple un brin de fil
conducteur souple.
Prévoir un thermomètre à affichage digital dont la sonde de température sera mise en contact avec les
fils précédents.
Photo Schéma
a) Observation de l’élévation de température dans un fil de cuivre de section « normale » parcouru
par un courant donné
Placer la sonde de température du thermomètre au contact du fil de cuivre (voir photo ci-dessous) et
noter l’élévation de température du fil quand on ferme le circuit, le générateur délivrant une tension U =
12 V correspondant au fonctionnement normal de la lampe.
L’intensité du courant électrique circulant alors valant I= 1,75 A, l’élévation de température est de
l’ordre de : ∆θ = ………..°C
Physique
–
Chimie
La sécurité électrique
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Prénom :
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b) Mesure de l’élévation de température dans un fil de cuivre de petite section parcouru par un
courant
Régler le générateur de tension continue pour obtenir les valeurs d’intensité figurant dans la première
ligne du tableau ci-dessous et mesurer l’élévation de température dans le brin de fil de cuivre. Reporter
les résultats dans les deux lignes suivantes.
Intensité en A 0 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75
Température en °C …… …… …… …… …… ….. ……
Élévation de
température ∆θ en °C ……
…… …… …… …… …… ……
c) Observer le cas de fils conducteurs très fins constitués par des brins de laine d’acier
Placer un faisceau de laine d’acier entre les pinces crocodile et fermer l’interrupteur.
2. Conclusions
a) concernant les expériences a et b
La lampe fonctionnant normalement, dans quel cas l’élévation de température est-elle la plus grande ?
(Rayer ci-dessous la mention inexacte)
Dans le fil de « section normale » / dans le fil de petite section
L’échauffement du fil augmente-t-il quand l’intensité du courant qui le traverse augmente ? (Rayer ci-
dessous la mention inexacte)
OUI / NON
b) concernant l’expérience c
L’élévation de température de la laine d’acier est-elle suffisante pour provoquer sa combustion ? (Rayer
ci-dessous la mention inexacte)
OUI / NON
Sachant que la température de fusion d’une gaine en PVC entourant un fil électrique est de l’ordre de
160°C, ce qui peut être facilement atteint en cas de surintensité dans les fils de connexion, les risques de
court-circuit et d’incendie vous semblent-ils réels ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte)
OUI / NON

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ACTIVITE 2 : effet d'une surintensité sur une résistance.
1. Expérience :
En vous aidant de la photo et du schéma ci-dessous, réaliser un circuit en série comportant un
générateur de tension continue réglable, un interrupteur, un conducteur ohmique de résistance R et un
ampèremètre. photo schéma
Calculer l’intensité maximale I
max
du courant électrique admissible par le conducteur ohmique
caractérisé par les valeurs R = 10 Ω et P =1/4 W, P étant la valeur maximale de la puissance qu’il peut
recevoir.
I
max
=
=
R
P=
10
25,0
………
Placer la sonde de température du thermomètre au contact du conducteur ohmique et faire circuler dans
ce dernier un courant d’intensité I = 300 mA, bien supérieure à la valeur maximale I
max
calculée
précédemment.
2. Observations :
Quelle est la conséquence d'une surintensité pour la résistance ? …
……………………………………..
3. Conclusion :
Compléter le paragraphe ci-dessous à l'aide des termes suivants : destruction, élévation, incendie,
intensité.
L'……….. de température due à un courant électrique d’……….. trop élevée circulant dans un
dipôle peut provoquer sa ……….., et même être à l'origine d'un ………..

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ACTIVITE 3 : protection du circuit par un coupe-circuit à fusible
Dans cette activité, nous allons supposer que les fils de connexion risquent d’être endommagés si
l’intensité I du courant électrique qui les traverse dépasse la valeur I
max
= 100mA.
1. Expérience n°1:
En vous aidant de la photo et du schéma ci-dessous, réaliser un circuit en série comportant un
générateur de tension continue 6 V, un interrupteur, une lampe 6V - 100 mA, un ampèremètre et un
coupe circuit équipé d’un fusible de calibre « 100 mA ».
Le symbole du coupe-circuit (ou fusible) est
photo
Schéma
La lampe fonctionne-t-elle normalement ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte)
OUI / NON
2. Expérience n°2
Ajouter une lampe 6V-300 mA en dérivation aux bornes de la première lampe et fermer l’interrupteur.
photo schéma

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Les lampes brillent-elles ? (Rayer ci-dessous la mention inexacte)
OUI / NON
Vérifier l’état du fusible avec un ohmmètre : le fusible a-t-il fondu ? (Rayer ci-dessous la mention
inexacte)
OUI / NON
3. Conclusion :
Compléter le paragraphe ci-dessous à l'aide des termes suivants : chauffent, fond, protégé.
EXERCICE D’APPLICATION :
Conclusion : Lorsque l’intensité du courant électrique devient trop élevée dans la branche
principale d’un circuit équipée d’un fusible, ce dernier …… : les fils de connexion ne ……..
pas, le circuit est ………., y compris le générateur.
Une prise de courant est protégée par un fusible calibré à 16A.
La tension du secteur est U = 230 V.
1. Calculer la puissance maximale P
max
que peut recevoir un appareil branché sur cette
prise
………………………………..………………
On branche sur cette prise de courant une rallonge reliée à une multiprise de puissance
admissible P = 1500 W.
2. Quelle est la puissance maximale de l'appareil que l'on peut raccorder à cette rallonge ?
…………………. ……………………………………
3. Que va-t-il se passer si on branche un appareil de puissance 3kW sur cette rallonge?
……………………………………………………………….…………
4. Le fusible qui protège la prise peut il protéger la rallonge ?
……………………………………………………………………………………
Il faut impérativement respecter les indications nominales figurant sur une rallonge.