cours quatrième

LES MOLECULES : UN MODELE POUR COMPRENDRE
chapitre 1
cours de M. Fillodeau
I
CORPS PURS ET MOLECULES

Au cours du temps, les scientifiques se sont toujours demandé de quoi était constituée la matière ( l'eau,
l'air, le bois, etc. ).
Pour expliquer certains phénomènes, ils ont fini par penser que toute substance devait être constituée
d'un très grand nombre de particules extrêmement petites, qu'ils ont appelées molécules, et qui ne sont
pas les mêmes d'une substance à une autre.
On sait aujourd'hui que c'est vrai car on a pu observer des molécules avec des microscopes de haute
technologie.

important :
Certaines substances ne contiennent qu'une seule sorte de molécule, ce sont des "corps purs".
Les autres sont des "mélanges".

silhouette agrandie de quelques molécules
la molécule d'eau


la molécule de dioxyde de carbone
attention : les molécules sont très petites
La molécule d’eau, par exemple, mesure environ 0,3 nanomètre soit 0,3 milliardième de mètre !
Sa masse, elle, est de 30 millionièmes de milliardième de milliardième de gramme...
Et voici à quoi ressemblent…
de l'eau pure :
II
la molécule d'éthanol
du dioxyde de carbone pur :
un mélange d'eau et de dioxyde de
carbone :
CAS DE L'AIR

L'air est constitué de

Pour les exercices, on arrondira à 80% de diazote et 20% de dioxygène
78% de diazote
21% de dioxygène ( nécessaire à la respiration )
1% d'autres gaz ( dont le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau ).
.
et comme 80% = 4 x 20% :

.
.
il y a 4 fois plus de diazote que de dioxygène dans l'air .
.
L'air n'est pas un corps pur, c'est un mélange de molécules de diazote
et de molécules de dioxygène (principalement).
p1
III
EXPLICATION DE QUELQUES PHENOMENES
1)
ETATS ET CHANGEMENTS D'ETATS

cours de M. Fillodeau
Qu’est-ce qui différencie l’eau liquide de la glace ou de la vapeur ?

les molécules qui les constituent sont les mêmes, mais leur comportement est différent.
Dans un solide, les molécules sont en contact et ne bougent pas, elles sont liées entre elles.
Dans un liquide, les molécules sont en contact et glissent les unes contre les autres.
Dans un gaz, les molécules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent constamment dans
toutes les directions.
cas de la glace :
cas de l'eau liquide :
cas de la vapeur d'eau ( gaz ) :
important : les molécules devraient se
toucher, ce qui n'a pas été fait,
par souci de clarté.
Rq : dans un solide, les molécules sont disposées de manière "ordonnée", ce qui n'est pas le cas des liquides.

Que se passe-t-il quand un glaçon fond ?
 ses molécules se "décrochent" pour glisser comme dans un liquide.
La masse d'eau liquide obtenue est-elle la même ?
 oui, le nombre de molécules dans le glaçon et le liquide est le même, donc la masse totale ( = la
masse de toutes les molécules ) ne change pas.

2)
Lorsqu'une substance change d'état, ses molécules changent simplement de comportement en
adoptant celui du nouvel état, et sa masse ne change pas.
DISSOLUTION

Pourquoi ne voit on plus le sucre que l'on dissout dans l'eau ?
 en mélangeant, l'eau sépare et disperse les molécules de sucre,
qui individuellement sont invisibles à l'œil nu.
Attention, le sucre n'avait pas disparu, la preuve : l'eau a un goût sucré…
En supposant qu'une molécule de sucre ait la forme suivante :
la figure de droite montre la dissolution du sucre par l'eau.
Rq : les molécules devraient se toucher, ce qui n'a pas été fait, par souci de clarté.

vocabulaire : -- solvant = liquide dans lequel on dissout quelque chose
-- soluté = substance que l'on dissout
-- solution = liquide obtenu ( solvant + soluté )
su c r e en m or c eau ( solid e )
-- dissolution = séparation + dispersion des molécules du soluté par celles du solvant.

Lors d'une dissolution, la masse totale ne change pas puisque le nombre total de molécules
( d'eau et de sucre ici ) ne change pas.
p2
EXERCICES CHAPITRE 1
EXERCICE 1
En supposant que la molécule
de plastique ait la forme suivante :
1) Dans trois récipients ( béchers ) différents,
représenter le plastique sous forme solide,
liquide et gazeuse.
Justifier.
2) Donner deux raisons au moins pour
lesquelles ces schémas ne montrent pas ce
qu’il y a réellement dans les récipients
( on dit que ce sont des "représentations",
ou modélisations, ou simulations ).
cours de M. Fillodeau
EXERCICE 2
On enferme des molécules de dioxygène et des molécules de diazote dans 4 boîtes.
Les molécules de dioxygène sont représentées par des ronds rouges.
Les molécules de diazote sont représentées par des triangles bleus.
1
2
3
4
1) Les boîtes contiennent-elles des solides, des liquides ou des gaz ? Justifier.
2) Quelle boîte contient du dioxygène pur ? Du diazote pur ?
3) L’une des boîtes contient de l’air : laquelle et pourquoi ?
EXERCICE 3
Ce schéma représente des gaz contenus
dans deux récipients séparés par un carton.
récipient 2
1) Que représentent les ronds, les triangles
et les rectangles ?
EXERCICE 4 :
Kim représente les molécules d’eau par des ronds bleus
et les molécules d’un colorant solide par des triangles rouges.
1) Quels phénomènes représente Kim par les schémas suivants :
récipient 2
carton
récipient 1
2) a) Un des récipients contient un corps pur :
lequel et pourquoi ?
b) Que peut-on alors dire de l'autre récipient ?
3) a) On enlève le carton : que se passe-t-il
et pourquoi ?
récipient 1
b) Refais le schéma après
quelques minutes sans le carton.
Combien dois-tu dessiner de molécules ? Pourquoi ?
TP chapitre 2
2) La masse des deux récipients et de leur contenu change-t-elle
au cours du temps ? Si oui : comment ? Justifier.
3) Dans le récipient 2 : quel est le solvant et quel est le soluté ?
Explique ce qu’il se passe entre ces molécules.
COMBUSTION DU CARBONE
Répondre et prendre la correction sur une feuille à part .
I
EXPERIENCE
PARTIE 1 : place un morceau de fusain ( substance noire constituée de carbone )
dans la flamme d’un briquet pendant 20 secondes puis observe-le à l’air libre :
il y a une petite braise.
 fais un dessin ( du fusain avec son support et la braise ).
PARTIE 2 : recommence l’expérience ( briquet + petite braise ) puis mets rapidement le fusain dans un flacon rempli de dioxygène.
Rq : tu retourneras le flacon de dioxygène au dernier moment et le support du fusain servira de couvercle.
 note tes observations et fais un dessin ( du fusain avec son support, la braise et le flacon )
PARTIE 3 : une fois la braise "éteinte", retire le support du fusain ( pose-le dans l'évier ) puis, rapidement, verse de l’eau de chaux
dans le flacon que tu boucheras ( avec son couvercle ) et secoueras aussitôt. ( attention, le flacon risque d'être chaud ).
 note tes observations et conclus.
II
QUESTIONS
Lors de la partie 2 , une bonne partie du fusain se consume : le carbone qui le constitue « disparaît », que devient-il ?
Pour comprendre ce qui s’est passé, réponds aux questions suivantes :
a)
b)
c)
Sachant que l’air contient 21 % de dioxygène, que peut-on déduire des observations faites aux parties 1 et 2 de l’expérience ?
Pourquoi l’expérience de la partie 2 « s’arrête-t-elle » progressivement ?
La partie 3 montre qu’une transformation a eu lieu lors de la partie 2 de l’expérience : laquelle ?
p3
LA COMBUSTION : UNE REACTION CHIMIQUE
chapitre 2
I
cours de M. Fillodeau
COMBUSTION DU CARBONE
 voir TP
II
DEFINITIONS
1)
REACTION CHIMIQUE
 …………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
 Les réactifs d'une réaction chimique sont les substances qui disparaissent lors de cette réaction.
Les produits sont celles qui se forment.

2)
.
Une réaction s'arrête quand l'un des réactifs a totalement disparu .
.
COMBUSTION
 …………………………………………..………………………………………...…………………….
Rq : si la combustion s'accompagne de flammes, on dit que la substance brûle.
 Dans le TP, les réactifs sont …………………………………………………
il n'y a qu'un produit : ………………………………………….
On peut représenter cette réaction de la manière suivante ( c'est le " bilan " de la réaction ) :
.
carbone + dioxygène 
………………
.
dioxyde de carbone
…………….
symbolise la transformation / réaction
et se lit "donne"
 Dans le TP, la réaction s'est arrêtée parce qu'il n'y avait plus d'un des réactifs : le dioxygène.
III
COMBUSTION DU BUTANE ( GAZ D'UN BRIQUET )
 On place un récipient en verre au-dessus de la flamme d'un briquet.
Sur les parois se forment : -- ………………………………………………………………….
-- ……………………………………………………………………..
 Lors de cette réaction, les réactifs ………………………………….…………….. réagissent et
se transforment en produits : …………………………………………………………..
Le bilan est donc : ………………………………………………………………………….
IV
DANGER :
LES COMBUSTIONS INCOMPLETES
Lorsqu'il n'y a pas assez ( ou plus assez ) de dioxygène ( pièce fermée, mal aérée ), la combustion
continue mais il se forme aussi du monoxyde de carbone qui est un gaz très toxique et qui en plus est
invisible et inodore ( ce type de combustion est dite "incomplète" ).
Chaque année, on dénombre plusieurs morts en France, à cause principalement de chaudières à gaz mal aérées.
Rq : les fumées qui se dégagent lors de certaines combustions ne sont pas des gaz,
elles sont constituées d'une multitude de micro-particules solides en suspension.
p4
EXERCICES CHAPITRE 2
cours de M. Fillodeau
EXERCICE 1
1) On fait brûler du butane : est-ce une réaction chimique ? Expliquer.
2) On dissout du sucre dans de l'eau : est-ce une réaction chimique ? Expliquer.
3) Quand du verglas se forme sur la route, est-ce une réaction chimique ? Expliquer.
4) a) On fait brûler une bougie dans un récipient fermé : que se passe-t-il et pourquoi ?
b) Pourquoi la réaction s'arrêtera-t-elle si la bougie brûle dans une maison ?
EXERCICE 2
1) Le méthane est un gaz qui brûle dans le dioxygène :
il se forme alors du dioxyde de carbone et de l'eau.
a) Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction ?
b) Cette réaction est-elle une combustion ? Expliquer.
c) Ecrire le bilan de cette réaction.
d) Comment fait-on pour montrer que du dioxyde
de carbone se forme ?
2) On considère la réaction dont le bilan est :
calcaire  chaux + dioxyde de carbone
a) Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction ?
EXERCICE 3
Les dimensions d'une chambre sont, en mètres : 4 x 3 x 2,5
( surface au sol : 4m x 3m et 2,5m de hauteur )
1) a) Quel est le volume d'air contenu dans cette pièce ?
b) Calculer les volumes de dioxygène et de diazote.
2) Un radiateur à gaz consomme 0,8m3 de dioxygène à l'heure :
au bout de combien de temps tout le dioxygène de la chambre
sera-t-il consommé ?
3) Pourquoi ne faut-il pas laisser fonctionner un tel appareil dans
une chambre hermétiquement fermée ( sans parler du fait qu'à
un moment il n'y aura plus de dioxygène ) ?
Quelles précautions doit-on prendre pour l'utiliser ?
b) Cette réaction est-elle une combustion ?
TP chapitre 3
I
UTILISATION DES MODELES MOLECULAIRES
Quelques constructions
1)
A l'aide des modèles moléculaires, construire une molécule de dihydrogène, une molécule de dioxygène, une molécule d'eau, et
une molécule de dioxyde de carbone.
2)
-- Construire une molécule de monoxyde de carbone ( constituée d'un atome de carbone et d'un atome d'oxygène ).
-- Construire une molécule de méthane ( de formule CH4 , constituée d'un atome de carbone et de quatre atomes d'hydrogène ).
II


Conservation des atomes
La formule du carbone est C
( le carbone est constitué d'une multitude d'atomes disposés les uns à côté des autres, et non pas de molécules ;
sa formule est simplement celle d'un atome de carbone )
Avec les modèles moléculaires, on représente le carbone par :
les molécules de dioxygène par :
et les molécules de monoxyde de carbone par :


Considérons la réaction dont le bilan est :
carbone + dioxygène  monoxyde de carbone
Le but est de répondre à la question suivante :
combien d'atomes de carbone et de molécules de dioxygène faut-il au minimum pour former des molécules
de monoxyde de carbone, sachant que tous les atomes doivent être réutilisés ( et qu'on ne doit former que
des molécules de monoxyde de carbone ) ?
1)
Montrer que c'est impossible si on ne prend qu'un atome de carbone et qu'une molécule de dioxygène
 faire un dessin et expliquer
2)
Que faut-il alors faire ?
3)
En déduire l'équation-bilan de la réaction.
III
 faire un dessin et expliquer
Autres exemples
CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O
1)
Vérifier à l'aide des modèles moléculaires que cette équation-bilan est juste :
2)
Combien de molécules d'éthane C2H6 et de molécules de dioxygène O2 faut-il au minimum pour former uniquement
des atomes de carbone C et de l'eau H2O ? Chercher avec les modèles moléculaires puis écrire l'équation-bilan.
p5
ATOMES ET REACTIONS CHIMIQUES
chapitre 3
I
cours de M. Fillodeau
ATOMES ET MOLECULES
1) LES ATOMES :
UNE THEORIE ?
Lors d'une réaction chimique, les molécules des réactifs se "transforment" en molécules des produits.
Pour expliquer cela, on a imaginé ( début XIXème siècle ) que
les molécules sont elles-mêmes constituées de petites particules, les atomes, qui lors d'une réaction se séparent et se
réassemblent de manière différente pour former de nouvelles molécules : celles des produits.
( ça "fonctionne" comme des LEGO ! ).
Cette théorie est aujourd'hui vérifiée car on a pu observer des atomes avec des microscopes de haute technologie ( à partir de 1986 ).
2) LES DIFFERENTS ATOMES
Il existe une centaine d'atomes différents.
On peut se les représenter comme des boules dont le diamètre est très petit ( de l'ordre du dixième de milliardième de mètre : 10 –10 m ).
Chaque atome est caractérisé par son diamètre, sa masse, un nom et un symbole  exemples :
NOM
hydrogène
carbone
azote
oxygène
SYMBOLE
H
C
N
O
DIAMETRE en milliardième de mètre
0,05
0,14
0,13
0,12
0,0017
0,020
0,023
0,027
MASSE
en millième de milliardième
de milliardième de gramme
En classe, pour les différencier, on utilisera des petites boules de couleurs différentes :
-- blanches pour les atomes d'hydrogène
-- noires pour les atomes de carbone
-- bleues pour les atomes d'azote
-- rouges pour les atomes d'oxygène
3) MOLECULES
…………………………………………..………………………………………………………..…………

Exemples
 la molécule de dihydrogène est constituée de deux
atomes d’hydrogène.
 la molécule d’eau est constituée de deux atomes
d’hydrogène et d’un atome d’oxygène.

 la molécule de dioxygène est constituée de deux atomes
d’oxygène.
 la molécule de dioxyde de carbone est constituée d’un
atome de carbone et de deux atomes d’oxygène.
Chaque molécule peut-être représentée par une formule : on écrit à la suite les symboles des atomes constituant la
molécule, suivis du nombre d’atomes correspondant.
Remarques : - les nombres sont écrits petits, en bas et à droite de chaque symbole.
- les nombres 1 ne sont jamais écrits.
Exemples :

- la formule de la molécule d’eau est : ………….
- la formule de la molécule de dihydrogène est :
………….
- la formule de la molécule de dioxygène est : ……….
- la formule de la molécule de dioxyde de carbone est : …………..
Exercice : la formule de la molécule de monoxyde de carbone est CO.
Que signifie cette formule ?
p6
II
EQUATION-BILAN D'UNE REACTION
cours de M. Fillodeau
1) EXEMPLE, AVEC UTILISATION DES MODELES MOLECULAIRES
 Considérons la réaction dont le bilan est :
eau  dihydrogène + dioxygène
 Relire le I 1)
 question : combien de molécules d'eau faut-il au minimum pour former des molécules (complètes)
de dihydrogène et de dioxygène ?
 …………………………………………………………………………………………………
avant r éac t ion
apr ès r éac t ion
 on utilisera l'écriture suivante :
………………………………

…..……………………………….
c'est l'équation-bilan de cette réaction, qui se lit :
" deux molécules d'eau réagissent et "donnent" deux molécules de dihydrogène et
une molécule de dioxygène ".
Rq : les parenthèses ne sont pas nécessaires.
2) CONSERVATION DES ATOMES
a) Règles importantes
 On s’est rendu compte que : ……..………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………….
 L'équation-bilan doit respecter cette règle
 conséquence : ………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………….
b) Exemple détaillé
 voir II du TP
3) SIGNIFICATION
 L'équation-bilan d'une réaction donne le nombre minimum de molécules qui doivent réagir tout en respectant
la règle de conservation des atomes.
 …………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………
Pour l’exemple :
2 ( H2O )  2 ( H2 ) + O2
l'équation-bilan montre que les molécules d’eau réagissent deux par deux,
ce qui permet de savoir ce qui va se passer avec n'importe quelle quantité initiale :
-- si on déclenche la réaction dans un récipient contenant 16 molécules d’eau, cette transformation aura lieu …….... fois
-- dans une goutte d'eau qui contient 1000 milliards de milliards de molécule d'eau ,
la transformation aura lieu …….… milliards de milliards de fois !
-- si le récipient contient 15 molécules d’eau, cette réaction aura lieu ….… fois et ………..…………………………………………..
…….………………………………………………..……
p7
4) COMMENT TROUVER DIRECTEMENT L'EQUATION-BILAN D'UNE REACTION ?
cours de M. Fillodeau
eau  dihydrogène + dioxygène
Reprenons l'exemple :
1ère étape :
 on réécrit le bilan avec les formules des molécules :
H2O  H2 + O2
attention : ce n'est pas l'équation finale !!!
 La règle de conservation des atomes doit être respectée, et ce n'est pas le cas avec :
H2 O
2 atomes H
1 atome O
H2 + O2
2 atomes H
2 atomes O
2ème étape :
Il faut alors "équilibrer" cette équation en prenant plus de certaines molécules
 pour avoir autant d'atomes d'oxygène à gauche et à droite de la flèche, on écrit :
2 ( H2O )
4 atomes H
2 atomes O
H2 + O2
2 atomes H
2 atomes O
 mais les atomes d'hydrogène posent alors problème et il faut écrire :
2 ( H2O )
4 atomes H
2 atomes O

2 ( H2 ) + O2
4 atomes H
2 atomes O
on obtient alors l'équation-bilan "équilibrée" :
2 ( H2O )
5) AUTRE EXEMPLE :
2 ( H2 ) + O2
COMBUSTION DU METHANE
Dans certaines conditions, le méthane ( de formule CH4 ) réagit avec le dioxygène pour donner du dioxyde de
carbone et de l'eau : écrire ( directement ) l'équation-bilan de cette réaction.
 la solution est :
………………………………………………………………
a) Raisonnement
 les réactifs sont ……………………………………………………………………………….
les produits sont ………………………………………………………………………………
alors on écrit ( 1ère étape ) :
CH4 + O2  CO2 + H2O
puis on équilibre :

.
CH4 + O2
… atome C
… atomes H
… atomes O
CO2 + H2O
… atome C
… atomes H
………….. atomes O
p8
 il faut autant d'atomes d'hydrogène à gauche et à droite :
CH4 +
O2
… atome C
… atomes H
… atomes O

cours de M. Fillodeau
CO2 +
H2O
… atome C
… atomes H
…………… atomes O
il faut autant d'atomes d'oxygène à gauche et à droite :
CH4 +
O2
… atome C
… atomes H
… atomes O
CO2 +
H2O
… atome C
… atomes H
… atomes O
b) Questions supplémentaires
L’équation-bilan étant …………………………………………………………..
1 - Si 3 molécules de méthane réagissent, combien de molécules de dioxygène réagissent, et combien
de molécules de dioxyde de carbone ( CO2 ) et d'eau ( H2O ) se forment ?
2 - On déclenche la réaction dans un mélange initial contenant 10 molécules de méthane et 10 molécules
de dioxygène :
-- combien de ces molécules réagissent ?
-- combien de molécules de dioxyde de carbone et d'eau se forment ?
 réponses : d'après l'équation-bilan, il y aura toujours
-- ………………….… de molécules O2 qui réagissent que de molécules CH4 qui réagissent
-- ………………….… de molécules CO2 qui se forment que de molécules CH4 qui réagissent
-- …………….……… de molécules H2O qui se forment que de molécules CH4 qui réagissent
donc :
1 - si 3 molécules CH4 réagissent, ……………………. molécules O2 réagissent,
et il se forme ….. molécules CO2 ainsi que ….. molécules H2O
2 - ………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………..
III
CONSERVATION DE LA MASSE
1) EXPERIENCE
Dans un récipient fermé, on mélange du calcaire ( solide blanc ) et de l’acide chlorhydrique ( liquide ).
La masse totale du mélange ( et du récipient ) est de ………….. grammes.
Les deux substances réagissent instantanément et il se forme, entre autres, du dioxyde de carbone ( qui reste
dans le récipient fermé ).
Quand la réaction s’arrête ( lorsqu’il n’y a plus de calcaire ), la masse totale ………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………....
2) EXPLICATION
La masse d’une substance est égale à la masse de tous ses atomes.
…………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
 ………………………………………………………………………………………………………….
p9
EXERCICES CHAPITRE 3
EXERCICE 1
1) Qu’est-ce qu’un atome ?
2) Parmi les schémas en 3 dimensions suivants, lesquels représentent
des molécules ? Que représentent les autres ? Expliquer.
chlore
soufre
3) a) Quels atomes contient chaque molécule de la question 2 ?
b) Donne les formules de ces molécules.
4) a) Quel nom a-t-on donné aux molécules suivantes :
molécule 1
molécule 2
b) Dessine une molécule de diazote.
EXERCICE 2
Lors d’une réaction, l’éthanol ( en brûlant ) se
transforme en eau et en dioxyde de carbone.
La découverte des atomes a permis de comprendre
ce phénomène : explique.
( voir exo 1 pour les représentations des molécules )
ammoniac
éthanol
acide méthanoïque
cours de M. Fillodeau
EXERCICE 3
1) a) Que contient la molécule de formule C10H16
b) Que contient la molécule de formule C8H10O2N4
c) Que contient la molécule de formule H3PO4 ,
P étant le symbole de l’atome de phosphore ?
2) a) Donner la formule de la molécule du sucre
qui contient 12 atomes de carbone, 22 atomes
d’hydrogène et 11 atomes d’oxygène.
b) Donner la formule de la molécule d’acide
nitrique qui contient 1 atome d’hydrogène,
1 atome d’azote et 3 atomes d’oxygène.
EXERCICE 4
EXERCICE 5
Rappelle la règle de conservation des atomes lors
Le charbon, de formule C ( c’est du carbone ), peut, dans certaines
3) Lors
d’une réaction,
en eau et réagir
en
d’une
réaction
chimiquele, méthanol peut se transformerconditions,
avec un oxyde de fer de formule Fe2O3 .
deles
carbone.
La suivantes
découverte( des
atomes a permis
de alors du monoxyde de carbone et du fer.
puisdioxyde
équilibre
équations
aucune
Il se forme
comprendre
ce phénomène
: explique.
justification
demandée
):
1) Combien y a-t-il d’atomes dans une molécule de formule Fe2O3 ?
4) Dessine une molécule de diazote.
Quels sont les différents types d’atomes constituant cette molécule ?
a) C + O2  CO
2) Quelle est la formule du monoxyde de carbone ?
b) C + CO2  CO
3) a) Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction ?
c) C + O2  CO2
b) Ecrire l’équation-bilan de cette réaction.
Remarque : la formule du fer qui se forme est Fe.
d) C7H12 + O2  C + H2O
4) Quand la réaction s'arrêtera-t-elle ?
e) CH4 + H2O  CO + H2
5) a) Combien d’atomes de carbone réagissent si une molécule
f) H2 + Cl2  HCl
d’oxyde de fer réagit ?
g) CuO + C  Cu + CO2
b) Même question si cinq molécules d’oxyde de fer réagissent.
Et dans ce cas, combien de molécules de monoxyde de carbone et
h) FeO  Fe3O4 + Fe
d’atomes de fer se forme-t-il ?
i) Al2O3 + C + Cl2  AlCl3 + CO
c) Un industriel fabrique du monoxyde de carbone ( CO ) à l’aide de
cette réaction. Un client lui commande 30 milliards de
Important :
molécules de monoxyde de carbone : combien doit-t-il acheter
Cl est le symbole de l’atome de chlore,
d’atomes de carbone ( C ) et de molécules d’oxyde de fer ( Fe 2O3 )
Cu est le symbole de l’atome de cuivre,
pour les faire réagir et honorer cette commande ?
Fe est le symbole de l’atome de fer,
Al est le symbole de l’atome d’aluminium.
EXERCICE 7
1) Avec la réaction dont le bilan est le suivant :
EXERCICE 6
méthane + dioxygène  carbone + eau
La combustion du sulfure d’hydrogène, de
pour faire complètement réagir 10g de méthane,
formule H2S , donne du soufre ( de formule S )
il faut 20g de dioxygène.
Et il se forme 7,5g de carbone.
et de l’eau.
a) Recopie et complète le texte suivant :
1) Quels sont les réactifs et les produits de cette
Lors d’une réaction, la masse totale ………………… puisque tous
réaction ?
les …………. des molécules des réactifs sont …………….. pour
2) Ecrire l’équation-bilan de cette réaction.
former les ……………. des ……………
Ici, la masse du …………… et celle du …………… qui ont réagi
sont donc forcément égales à celles du …………… et …………….
b) Quelle masse d’eau s’est-il formé ? Pose le calcul et explique.
2) La combustion de 4,7g de fer ( Fe ) donne 5,9g d’oxyde de fer ( Fe2O3 )
a) Ecrire le bilan puis l’équation-bilan de cette réaction.
b) Quelle masse de dioxygène a réagi lors de cette réaction ?
p 10
ENERGIE
chapitre 4
I
cours de M. Fillodeau
QU'EST-CE QUE L'ENERGIE ?
Quelque chose possède de l'énergie s'il peut : ----exemples : -----
mettre un objet en mouvement
élever la température d'un objet
faire passer un courant dans un circuit électrique
produire de la lumière.
un footballeur possède de l'énergie car il peut faire bouger un ballon.
le bois possède de l'énergie : quand il brûle, il nous réchauffe.
une pile
une bougie.
On parle de plusieurs types d'énergie comme :
------
l'énergie mécanique que possède un corps du fait de son mouvement ( pied du footballeur )
l'énergie thermique
l'énergie électrique
l'énergie lumineuse
l'énergie chimique ( cas du bois, de la bougie et de la pile )
l'énergie nucléaire.
L'énergie se mesure en joules ( J ).
Autres unités possibles (cas particuliers) : calorie , kW.h ("kilowattheure").

.
Une "source" d'énergie produit (ou peut produire) de l'énergie.
.
 Une source d’énergie est dite renouvelable si elle se renouvelle naturellement et assez rapidement
pour être considérée comme inépuisable à l'échelle d'une vie humaine.
Le soleil, le vent, le bois (qui repousse), l’eau d’un barrage (qui revient après les pluies) sont des
sources d’énergie renouvelable.
Une pile, une bougie, le pétrole, l’uranium des centrales nucléaires, ne le sont pas.
II

ENERGIE CHIMIQUE
Bien souvent, quand une réaction chimique a lieu, la température augmente.
C'est le cas quand le bois brûle par exemple, le bilan de la réaction étant :

.
voir TP
.
bois + dioxygène  carbone + eau + dioxyde de carbone
Les réactifs de départ ( bois et dioxygène ) possèdent donc de l'énergie.
Comme elle ne se manifeste que lors d'une réaction chimique (seuls, les réactifs ne chauffent pas l'extérieur),
on l'appelle "énergie chimique".
Cette énergie est en fait associée aux liaisons entres les atomes et est libérée quand ces liaisons se cassent : programme lycée.

L'énergie des piles est chimique.
En effet, elles contiennent des substances qui, en réagissant chimiquement, provoquent le passage d'un
courant électrique dans le circuit fermé où elles se trouvent ( le fonctionnement étant compliqué, il ne sera
pas étudié cette année ).
On dit qu'elles "convertissent" leur énergie chimique en énergie électrique : sujet de la page suivante.
p 11
III TRANSFERTS ET CONSERVATION DE L'ENERGIE
cours de M. Fillodeau
1) CONSERVATION
Lorsqu'un objet perd de l'énergie, elle est toujours entièrement récupérée par d'autres : on dit qu'elle "se conserve"
( principe admis par les physiciens ) et qu'il y a eu un "transfert" d'énergie entre ces objets.
Lors de ces transferts, l'énergie est souvent "convertie" d'un type à d'autres.
2) CONVERSIONS
Lors de la combustion du bois par exemple, une partie de l'énergie chimique des réactifs ( bois et dioxygène )
est convertie en énergie thermique et en énergie lumineuse ("récupérées" par le milieu extérieur), le reste formant
l'énergie chimique des produits (carbone, eau et dioxyde de carbone) qu'ils pourront libérer lors d'une autre réaction.
On peut montrer ce que devient l'énergie sur un schéma :
énergie chimique des réactifs bois et
dioxygène
énergie thermique
énergie lumineuse
énergie chimique des produits
3) TRANSFERTS
On étudie surtout les transferts d'énergie liés à des "convertisseurs d'énergie", comme une visseuse électrique
par exemple, qui convertit l'énergie électrique qu'elle reçoit en énergie mécanique et en énergie thermique ( la
visseuse chauffe toujours un peu ).
L'énergie mécanique est "donnée" à la vis, ce qui provoque son mouvement.
L'énergie thermique est cédée au milieu extérieur à la visseuse, c'est-à-dire à tout ce qui l'entoure (air, main, vis).
L'énergie thermique n'est pas utilisée et elle est inévitable : on dit qu'elle est perdue.
On représente cela sur un schéma de transferts d'énergie :
EDF
énergie électrique
énergie mécanique
vis
visseuse
énergie thermique
milieu extérieur
IV PUISSANCE
 La notion de temps est importante quand on parle d'énergie.
En effet, une certaine quantité d'énergie fournie à un objet n'a pas les mêmes effets sur ce dernier si elle lui
est délivrée rapidement ou lentement.
Par exemple : en 1 minute, 65000 J fournis à l'eau contenue dans un verre la feront bouillir
alors qu'en 3 heures, l'eau se maintiendra légèrement tiède.
La puissance P, donnée par la formule
P=
E
t
=
énergie
temps
est une grandeur qui tient compte de
cette "dilution" de l'énergie dans le temps.
Dans les calculs scientifiques, l'énergie est en joules et le temps en secondes, par conséquent :
la puissance s'exprime en joule par seconde ( J/s ) ou plus simplement en watts, avec 1 W = 1 J/s.
 Pour l'exemple précédent, l'énergie fournie à l'eau est 65000 J dans les deux cas mais la puissance est
65000 ÷ ( 60s ) ≈ 1083 J/s = 1083 W ou 65000 ÷ ( 3 x 3600s ) ≈ 6 W
Rq : un appareil de chauffage capable de faire bouillir de l'eau doit pouvoir fournir la bonne puissance.
p 12

Une source d'énergie produit de l'énergie, un convertisseur en consomme.
La partie de l'énergie réellement utilisée après un convertisseur est dite utile, le reste, ce sont des pertes
énergétiques.
.
.
Pour l'exemple de la visseuse page 12 : -- du point de vue d'EDF, l'énergie électrique est produite
-- du point de vue de la visseuse, l'énergie électrique est consommée.
-- l'énergie mécanique est l'énergie utile et l'énergie thermique : les pertes.
On parle aussi de puissance produite, puissance consommée, puissance utile et puissance perdue.
EXERCICES
ET
T.P.
EXERCICE 1 :
1) a) Pourquoi le soleil et le vent possèdent-ils de l'énergie ?
b) Pour le vent, de quel type d'énergie s'agit-il ?
CHAPITRE 4
cours de M. Fillodeau
2) a) Pourquoi le charbon et une pile possèdent-ils de l'énergie ?
b) Tous deux possèdent de l'énergie chimique : pourquoi ?
EXERCICE 2 :
Dans certaines conditions, l'eau se transforme selon la réaction dont le bilan est : eau  dihydrogène + dioxygène
et la réaction chauffe un peu.
1) Quel type d'énergie considère-t-on ici pour l'eau et que devient-elle lors de cette réaction chimique ?
 faire une phrase, pas de schéma.
2) On récupère le dioxygène formé pour brûler du carbone, il se forme alors du dioxyde de carbone : faire un schéma
montrant ce que devient l'énergie chimique des réactifs lors de cette réaction (avec les noms des réactifs et des produits).
EXERCICE 3
:
réseau EDF
énergie ………..
….………..
énergie
panneau
………… solaire
milieu
énergie ……….. extérieur
….………..
1) Un panneau solaire et une éolienne sont des convertisseurs d'énergie.
Quand ils fonctionnent, ils chauffent toujours un peu.
a) Compléter le schéma de transferts d'énergie suivant
soleil
b) Qu'est-ce que le "milieu extérieur" ici ?
c) Dans ce cas (comme tous les autres), l'énergie se conserve :
quelle égalité pouvez-vous écrire ici et qui montre cette conservation ?
d) Laquelle de ces énergies est dite "utile" ici ? Comment qualifie-t-on les deux autres ?
2) a) Faire le schéma de transferts d'énergie d'une éolienne.
b) Expliquer ce schéma par une phrase.
Exercice 4
En 12 heures, le panneau solaire de l'exercice 3
reçoit une énergie de 130 000 000 J = 130 MJ de la part du soleil
et produit 17 000 000 J = 17 MJ (= 17 mégajoule) d'énergie électrique.
1) Quelle est la puissance utile produite ( en watts ) ? (donner la formule avant de faire le calcul)
2) Quel est le rendement du panneau solaire (le rendement étant le pourcentage d'énergie utile par rapport à l'énergie reçue) ?
TP
CHAPITRE 4
ENERGIE THERMIQUE LIBEREE LORS D'UNE REACTION
1) Dans un tube à essais, prenez la température d'une solution bleue de sulfate de cuivre et notez-là sur votre feuille.
2) Ajoutez un peu de poudre de zinc grise dans le tube, et notez vos observations après quelques minutes.
Appelez le professeur pour vérifier.
3) a) Qu'est-ce qui prouve qu'une réaction chimique a bien eu lieu ici ?
b) Quels en sont les réactifs ?
c) Ecrire le bilan de la réaction sachant que : -- la substance marron-noire qui se forme est du cuivre.
Rq : le cuivre est orange quand il est sous forme plus compacte, dans un métal.
-- le sulfate de zinc, incolore, est le deuxième produit de cette réaction.
d) La réaction finit par s'arrêter : pourquoi ? A quoi le voit-on ?
4) Faire deux schémas du tube : au tout début de la réaction ( avec la solution bleue et le zinc gris )
puis à la fin ( après les quelques minutes de repos ). Respectez bien les couleurs !
Sur le premier schéma, mettez le titre "au début", indiquez la température initiale (sans dessiner le thermomètre), puis
placez les légendes suivantes : "sulfate de cuivre" , "zinc".
Sur le deuxième, vous mettrez le titre "à la fin", indiquerez la température maximum obtenue, et placerez les légendes
"sulfate de zinc" et "cuivre".
5) Faire un schéma montrant ce que devient l'énergie chimique des réactifs lors de cette réaction (avec les noms des réactifs et des produits).
p 13
CIRCUITS ELECTRIQUES
chapitre 5
I

COURS
Schématisation d’un circuit électrique 
( RAPPELS DE 5EME )
interrupteur
fermé
ou
lampe
cours de M. Fillodeau
.
+
interrupteur
ouvert
pile

Nature du courant
Au départ, les scientifiques pensaient que le courant était une circulation de petites particules dans
le circuit ( fermé ), allant de la borne positive à la borne négative du générateur ( sens choisi au hasard ).
Ils avaient raison ( ces particules sont des "électrons" ), sauf pour le sens…
Mais par habitude, on dit toujours que le courant circule de la borne positive vers la borne négative
du générateur : c'est le sens "conventionnel" du courant.
+
+

Montages en série
L1
exemple :
L2
 Dans un montage en série, les appareils sont placés les uns
à la suite des autres, ne formant qu'une seule "boucle".
Rq : si une lampe est "grillée", le circuit est ouvert et l'autre
lampe n'éclaire plus.
 Montages avec dérivations ( ou en "parallèle" )
Dans un montage avec dérivations, le courant peut emprunter plusieurs
chemins ( ou "boucles" ) pour relier une borne à l'autre du générateur.
Il comporte aussi plusieurs points de jonction ( comme A et B ), appelés "nœuds".
L2
A
B
L1
Rq : si la lampe L1 grille, L2 éclaire toujours car la boucle 2 forme toujours un circuit fermé.
II
EXERCICES
ET
TRAVAUX PRATIQUES
+
figure 1
1) a) Schématiser le circuit de la figure 1, la lampe n'éclairant pas.
b) L’interrupteur est-il ouvert ou fermé ?
figure 2
2) a) Schématiser le circuit de la figure 2.
b) S'agit-il d'un circuit en série ou d'un circuit avec dérivations ?
c) Réaliser ce montage puis appeler le professeur pour vérification.
+
-
3) a) Schématiser le circuit de la figure 3 , les lampes L1, L2 et L3 étant "allumées".
Repasser les boucles sur votre schéma.
b) L’interrupteur est-il ouvert ou fermé ?
c) S'agit-il d'un circuit en série ou d'un circuit avec dérivations ?
d) Réaliser ce montage puis appeler le professeur pour vérification.
figure 3
e) Dévisser la lampe L2 : que se passe-t-il ( pour L1 et L3 ) et pourquoi ?
f) Dans le circuit de la figure 3, les lampes L2 et L3 sont montées "l'une au-dessus de l'autre",
elles sont donc montées en ………………… l’une par rapport à l’autre.
Les lampes L1 et L2 , elles, sont montées "l'une à côté de l'autre", elles sont donc montées
en ………………… l'une par rapport à l'autre.
+
-
L1
L2
L3
4) Indiquer, si possible, le sens du courant sur vos schémas représentés aux 1) a) , 2) a) , et 3) a).
figure 4
5) a) Recopier le schéma de la figure 4 et repasser les boucles ( avec différentes couleurs ).
b) Un interrupteur placé au point A permettrait d'éteindre et allumer quelle(s) lampe(s) ? Expliquer.
c) Réaliser ce montage ( avec l’interrupteur ) puis appeler le professeur pour vérification.
d) Placer un point B sur votre schéma, où il faudrait placer l’interrupteur pour qu’il permette
d’éteindre et allumer les lampes L2 et L3 , L1 restant éclairée en permanence.
e) Placer un point C sur votre schéma, où il faudrait placer l’interrupteur pour qu’il permette
d’éteindre et allumer toutes les lampe à la fois.
+
L1
A
L2
L3
p 14
TENSION ELECTRIQUE
chapitre 6
I
cours de M. Fillodeau
NOTION ET MESURE DE TENSION

Il existe plusieurs types de piles.
Chaque type est caractérisé par une grandeur électrique
( "grandeur" = quelque chose qui se mesure ) appelée tension, dont l’unité est le volt ( V ).
Exemples :
pile plate  4,5 V
;
+
pile cylindrique  1,5 V.
 Une tension se mesure avec un voltmètre, appareil électronique dont le
symbole est
et que l’on branche entre les bornes de la pile 
V
V
La même expérience faite avec une simple lampe n’indique aucune tension ( zéro volt ).
Mais, dans un circuit fermé, une lampe est « mise sous tension » grâce au générateur, et
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………..
exemple : le voltmètre mesure ici
la tension entre les bornes de L2 :
II
V
COM
L1
L2
+
REGLES D’UTILISATION DU MULTIMETRE
Il faut suivre les points suivants
avant de fermer le circuit sur lequel est relié le multimètre ( le générateur est donc éteint ) :
1-
Le courant devra rentrer par la borne V et sortir par la borne COM .
2-
L'appareil doit fonctionner en voltmètre et en quatrième, on ne mesurera que des
tensions dites "continues" : il faudra sélectionner un des points de la partie V
3-
Pour faire une mesure précise,
il faut choisir le plus petit calibre supérieur à la valeur mesurée.
V~
OFF
V
600
600
200
200
20
exemples : -- si on utilise une pile 4,5V on choisira le .........................................
-- si on utilise une pile 1,5V on choisira le .........................................
20 M
2
2 M
200 k
Rq : -- un calibre inférieur ne donne aucun résultat et risque de détériorer l'appareil.
-- quand la valeur à mesurer nous est totalement inconnue, on commence par
utiliser le plus gros calibre.
4-
Fermer le circuit pour effectuer la mesure ( = "allumer" le générateur ).
Rq : en fait, extrêmement peu de courant passe par le voltmètre, donc sa présence
ne modifie pas, ne perturbe pas du tout le circuit.
III
LOIS DES TENSIONS
1)
TENSION AUX BORNES D'UN FIL
20 k
2 k
20 m
10A
A
V

200 m
2000m
COM
mA
10A
Quel que soit le type de circuit, …………………………………………………………………………..
2)
DANS UN CIRCUIT EN SERIE
 voir TP
conclusion : …………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
p 15
3)
DANS UN CIRCUIT AVEC DERIVATIONS

exemple : on mesure
UG la tension aux bornes du générateur
U1 la tension aux bornes de L1
U2 la tension aux bornes de L2 .
+
 on remarque que ……………………………….

conclusion : ……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………

autre exemple :
L1
L2
 dans ce cas, …………………. car …………………. sont
montées en dérivation l'une par rapport à l'autre.
L3
+
par contre ………………………………………………….
.………………………………………………….
EXERCICES CHAPITRE 6
cours de M. Fillodeau
1) Recopier et compléter le texte suivant : L'unité de la tension est le ………….. On mesure
la tension aux bornes d'un appareil électrique avec un ………………. Cet appareil se branche
en ……………….., le courant devant sortir par sa borne ………….. Son symbole est :
EXERCICE 1
2) a) Sur la photo, le point A étant le pôle +, comment doit-on brancher le voltmètre de la page 15
pour mesurer la tension entre les bornes E et F de la lampe ( faire une phrase ).
b) Faire le schéma de ce circuit ( avec le voltmètre ).
Rq : le symbole d'une résistance ( le composant entre C et D ) est :
3) Exprime en volts les tensions suivantes : a) centrale électrique : 380 kV
4)
b) photopile : 400 mV
a) Recopier ce circuit et placer des voltmètres permettant de mesurer les tensions aux bornes de chaque lampe et de la résistance.
R
L1
L2
b) Les tensions aux bornes de deux de ces appareils sont identiques : lesquelles et pourquoi ?
c) -- la tension aux bornes de la résistance est de 40 V : pour la mesurer, quel calibre doit-on choisir sur un voltmètre dont les
calibres possibles sont 200 mV, 2 V, 20 V, 200V, et 2 kV.
-- quel autre calibre pourrions-nous aussi utiliser ?
+
EXERCICE 2
1) Quelle(s) tension(s) mesure le
voltmètre sur ce montage ? 
2) La tension UG entre les bornes
du générateur étant de 12V et la
tension UL aux bornes de la lampe, de 4,5V ,
quelle est la tension UR entre les bornes de la résistance ?
1) La tension UG aux bornes
du générateur est 6V.
La tension U1 aux bornes
de L1 est 1,5V et U2, celle
aux bornes de L2 est 4V.
L1
Les trois lampes de ce circuit
sont différentes.
Le voltmètre V1 mesure la
tension U1 , V2 la tension U2 etc.
V4
V1
V3
V2
V5
+
1) Placer les bornes COM sur tous
les voltmètres (sur cette feuille).
V6
2) Exprimer U4 , U5 , puis U6
en fonction de U1 , U2 et U3 .
+
EXERCICE 4
EXERCICE 3
L3
3) Si U1 = 2 V , U3 = 3,5 V et U6 = 12 V :
a) que vaut U2 ?
b) que vaut U4 ?
L2
Quelle est la tension UR aux bornes de la résistance ?
Expliquer et poser les calculs.
2) a) Placer la borne COM sur le voltmètre.
b) Quelle est la valeur lue sur le voltmètre ? Expliquer.
p 16
TP
Loi des tensions dans un circuit série
CHAPITRE 6
6V
+
On réalise un circuit série avec :
-- un générateur de tension
-- deux lampes
COURS DE M. FILLODEAU
6V
différentes L1 et L2 .
L1
L2
( sur votre table, vous disposez
d'une lampe avec les inscriptions 3,5V -- 100mA
et de deux lampes avec les inscriptions 6V -- 100mA ).
a) Pour mesurer des tensions dans ce circuit, quel calibre faudra-t-il choisir sur le voltmètre si on ne veut pas risquer de l'endommager ?
Expliquer.
correction : …………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………….
b) Sur le schéma précédent, rajouter trois voltmètres, chacun permettant de mesurer l'une des tensions suivantes :
 U1 , la tension entre les bornes de L1
 U2 , la tension entre les bornes de L2
 UE , la tension entre les bornes de l’ensemble L1 + L2
(ou du générateur) .
… puis mesurer ces trois tensions l'une après l'autre ( après avoir réalisé le circuit ) à l'aide du seul voltmètre fourni :
U1 = ...................
U2 = ...................
UE = ...................

vos conclusions :
Remarque : en sciences-physiques, dans les expériences, les égalités sont rarement parfaites, car les appareils de mesure ne
donnent pas des valeurs parfaites.

Conclusion ( correction ) :
……………………………………………………………………………………………………………………………….
c)
Refaire les mesures de U1, U2 et UE après avoir inversé L1 et L2 .
Conclure.
correction : ……………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….………………….
.……………………………………………………………………………………………………………………………….
d) Refaire les mesures de U1, U2 et UE si L1 et L2 sont des lampes identiques. Conclure.
correction : ……………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….………………….
.……………………………………………………………………………………………………………………………….
p 17
INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE
chapitre 7
I
cours de M. Fillodeau
NOTION ET MESURE D'INTENSITE

Le courant est une circulation d'électrons ( voir chapitre 5 ).
L'intensité du courant en un point d'un circuit dépend du nombre d'électrons qui passent par seconde en ce point :
plus ce nombre est grand, plus l'intensité du courant est grande ( et plus une lampe traversée par ce courant éclairera fort ).

Une intensité est notée

Pour mesurer l'intensité du courant en un point d'un circuit, on intercale, en ce point, un
I et son unité est l' ampère ( A ).
symbole est :
exemple :
.
L'ampèremètre se monte
ampèremètre , dont le
en série.
comment mesurer l'intensité du courant au point P dans le montage de la figure 1 ?
figure 1
+
L1
L2
Rq : la présence d'un ampèremètre ne modifie et ne perturbe pas du tout un circuit.
II
REGLES D'UTILISATION DU MULTIMETRE
Attention a bien respecter ces règles pour ne pas endommager l'appareil
( ce qui serait le cas si un courant passait dans le multimètre avec un calibre mal choisi ) :
1-
Ouvrir l'interrupteur du circuit (  pour qu’aucun courant ne passe ).
2-
Relier l'ampèremètre sachant que le courant devra sortir par la borne COM
et rentrer par la borne mA ( une borne 10A existe pour les courants importants ).
3-
Choisir d’abord le calibre le plus élevé : 2000 mA
4-
Fermer l'interrupteur du circuit et lire la valeur sur l'ampèremètre.
5-
Ajuster le calibre pour obtenir la valeur la plus précise :
 choisir le plus petit calibre supérieur à la valeur
V~
OFF
V
600
600
200
200
20
20 M
2
2 M
200 k
20 k
mesurée.
exemples : -- si l'intensité est aux environs de 15 mA ( = 0,015 A ), on choisira le calibre 20 mA
-- si l'intensité est aux environs de 500 mA , on restera sur le calibre 2000 mA.
2 k
20m
10A
A

200m
2000m
Attention : ne surtout pas prendre un calibre inférieur à la valeur réelle de l'intensité,
cela détruirait un fusible à l'intérieur du multimètre, ce qui le rendrait inutilisable.
III
LOIS DES INTENSITES
1)
DANS UN CIRCUIT EN SERIE
V
COM
mA
10A
On mesure l'intensité du courant en plusieurs points ( P, R et S ) du circuit de la figure 1 :
+
A1
A3
A2
L'ampèremètre A1 mesure l'intensité I1 du courant au point P.
L'ampèremètre A2 mesure l'intensité I2 du courant au point R.
L'ampèremètre A3 mesure l'intensité I3 du courant au point S.
 on voit que ……………..…….…….…. = ……… mA.

Rq : si on inverse les positions des lampes, on a toujours I = ……..…. mA en tout point du circuit.
p 18
2)
DANS UNE BRANCHE D'UN CIRCUIT
cours de M. Fillodeau
exemple :
P
x
Q
R
x
S
x
x
+
 il y a : ---
 les points P, Q, R et S appartiennent à une même branche, l'intensité du courant y est donc la même.
3)
DANS UN CIRCUIT AVEC DERIVATIONS
La loi est la suivante :
 cette loi s'appelle la loi des nœuds.
TP chapitre 7
voir TP
LOI DES NOEUDS
+
 démonstration :
Pour montrer la loi des nœuds, considérons le circuit suivant 
1)
2)
Sur le schéma de cette feuille :
a) Représenter par des gros points rouges les nœuds du circuit.
b) Indiquer le sens du courant dans tout le circuit.
L1
Comment pourriez-vous vérifier la loi des nœuds dans ce circuit,
à l'aide de un ou plusieurs ampèremètres ?
 refaire un schéma et expliquer.
L2
mon travail
3)
correction
Appelez le professeur pour vérifier votre travail, puis faire l'expérience et les mesures.

ATTENTION A BIEN UTILISER L'AMPEREMETRE ( voir II page 18 ).
mes mesures :
conclusion :
p 19
EXERCICES CHAPITRE 7
EXERCICE 1
cours de M. Fillodeau
EXERCICE 2
Recopier le circuit suivant, en ajoutant :
-- un voltmètre mesurant la tension aux
bornes de L1 .
-- un ampèremètre mesurant l'intensité
du courant traversant L1.
+
L1
L2
1) L’ampèremètre est-il correctement branché ? Expliquer.
2) a) Quel est le calibre utilisé ?
b) Quelle est l’intensité mesurée ?
3) Le calibre choisi est-il le mieux adapté ? Expliquer.
4) Quel calibre faudrait-il choisir si la valeur mesurée était 1A.
EXERCICE 3
1) Indiquer le sens du courant sur ce circuit.
2) Pourquoi L2 brille moins que L1 : le courant est-il moins
fort après le passage de chaque lampe ? Expliquer.
3) Que se passe-t-il si on inverse les positions de L2 et de L1.
+
L1
L2
- 13
V
V~
OFF
600
600
200
200
20
20 M
2
2 M
200 k
EXERCICE 4
Ecrire les égalités que
l’on peut déduire de la
loi des nœuds dans les
deux cas suivants :
+
a)
reste du
circuit
I2
I4
I3
I1
I3
I
2 k
20m
10A
A
I4

200m
2000m
V
COM
10A
mA
5
EXERCICE 5
1) Représenter les nœuds ( par des gros points ) sur le schéma de cette feuille.
2) Indiquer le sens du courant dans tout le circuit et placer les bornes COM sur les ampèremètres.
3) L'ampèremètre A1 mesure l'intensité I1 , l'ampèremètre A2 mesure l'intensité I2 , etc.
 d'après la loi des nœuds, quelles relations existe-t-il entre I1 , I2 , I3 , et I4 ?
L3
A2
A4
20 k
I1
L1
A1
b)
I2
L2
A
A 33
4) Si I1 = 0,3 A et I2 = 200 mA :
P
L4
a) quelle est l'intensité au point P ? expliquer.
b) que vaut I3 ?
5) Les lampes L1 , L2 et L4 étant identiques, éclairent-elles de la même manière ?
EXERCICES CHAPITRE 8
EXERCICE 2
On considère le circuit suivant 
1) Dans un circuit, à quoi sert une résistance ?
Quel autre nom donne-t-on à ce composant ?
2) Dans ta maison, quel appareil électrique
en contient certainement ? Explique.
Les voltmètres mesurent des tensions U1, U2, et U3.
Les résistances des composants sont R1, R2 et R3.
3) a) Quel calibre du multimètre page 18 faut-il
utiliser pour mesurer une résistance de
300 000  ? Expliquer.
1) a) Si R1 = 10  et I1 = 200 mA , que vaut U1 ?
b) Quel calibre du multimètre page 18 faut-il
utiliser pour mesurer R1 le plus précisément ?
b) Même question pour une résistance de 3000 .
c) Dans un circuit en série, avec laquelle de ces deux
résistances l'intensité du courant serait-elle plus
faible ? Expliquer.
EXERCICE 3
I
I
I
I
I
I en A
0
I1
A
I
R3
I3
B
12 V
3) a) Pourquoi l'intensité du courant est-elle la même dans R1 et R2 ?
b) U2 = 10 V : pourquoi ?
c) Que vaut R2 ?
On relie un conducteur ohmique à un générateur de tension variable,
puis on place un voltmètre pour mesurer la tension U entre ses bornes,
et un ampèremètre pour mesurer l'intensité I du courant qui le traverse.
Pour différentes valeurs de U ( choisies sur le générateur ), on mesure I
et on trace la courbe de U en fonction de I.
I
5
R2
4) Que vaut I ? Expliquer.
U en kV
25
2) a) U3 = 12V : pourquoi ?
b) Si R3 = 30  , que vaut I3 ?
R1
+
EXERCICE 1
I
1
I
I
I
I
5
I
1) Faire le schéma du montage permettant d'effectuer les mesures.
2) D'après le graphe :
a) quelle est la valeur de l'intensité quand U = 25 kV ?
b) quelle est la valeur de la tension quand I = 3 A ?
3) Quelle est la valeur de la résistance de ce conducteur ohmique. Expliquer.
Donner la valeur en  et en k.
p 20
RESISTANCE ELECTRIQUE
chapitre 8
I
cours de M. Fillodeau
PRESENTATION
Le terme "résistance" désigne à la fois :
-- un type de composant électronique, de forme cylindrique, dont le symbole sur un schéma est
on les appelle aussi "conducteurs ohmiques" ( ou "résistors" ).
,
-- une grandeur ( = quelque chose que l'on mesure ), exprimée en ohms ( symbole :  ) et notée R , qui caractérise ce type de
composants électroniques comme tout autre appareil électrique.
II
INFLUENCE D'UNE RESISTANCE ( LE COMPOSANT ) DANS UN CIRCUIT
 On considère le circuit suivant
+
+
A
… puis on rajoute, en série, une résistance
A

Rq : en inversant les positions de la résistance et de la lampe,
 l'intensité, dans un circuit en série,
 On refait l'expérience avec diverses résistances et on note les intensités correspondantes :
résistance R en 
intensité I en mA

.
.
 Important : traversée par un courant, une résistance chauffe beaucoup, ce qui est utilisé pour les radiateurs et les fours.
III
MESURE D'UNE RESISTANCE ( LA GRANDEUR )
 Tout appareil électrique a une résistance.
On la mesure en le branchant seul aux bornes COM et  d'un multimètre réglé sur la fonction ohmmètre.
 Pour faire une mesure précise, il faut choisir le plus petit calibre supérieur à la valeur mesurée.
 exemple : si la résistance à mesurer est d'environ 15000 et que les calibres possibles sont 2k ( = 2000 ), 20k, 200k,
2M ( = 2000000 ), et 20M , on choisira le calibre
( un calibre inférieur ne donne aucun résultat ).
 En classe, on a mesuré la résistance d'une lampe (
IV
).
V
LOI D'OHM
I
.
1)
) et d'un générateur (
FORMULE
I
A
R
r est e du c ir c uit
Dans un circuit, si U est la tension entre les bornes d'un conducteur ohmique de résistance R ,
et I l'intensité du courant qui le traverse, alors U = R x I .
 c'est la loi d'Ohm , valable uniquement pour les conducteurs ohmiques.
attention : pour les calculs, il faut mettre
2)
DEMONSTRATION
3)
EXEMPLE
U en V ( volt ) ,
I en A ( ampère )
et
R en  ( ohm )
 voir TP
 si R = 100  et I = 2 A , alors U =
p 21
TP maths & physique
I
MONTAGE
LOI D'OHM
PROPORTIONNALITE
ET
Réaliser le montage suivant
L'ampèremètre mesure l'intensité I du courant qui traverse la résistance R.
Le voltmètre mesure la tension U aux bornes de ce conducteur ohmique.
R
II
V
MESURES
A
Le générateur utilisé est un générateur à tension variable, et quand on fait varier sa tension, l'intensité I et la tension U varient.
Le but du TP est de faire ainsi plusieurs mesures de U et I pour voir s'il y a une relation entre ces deux grandeurs.
Le générateur peut délivrer six tensions différentes  pour chacune, faire les mesures de U et de I et remplir le tableau suivant :
U (en V)
I (en mA)
III
EXPLOITATION
MATHEMATIQUE
Ouvrir le logiciel tableur ( du type Excel ou Numbers )
et
noter les noms du groupe en tête de feuille du tableur.
I en mA
I en A
1) Reproduire le tableau suivant et le compléter :
 formule utilisée dans le tableur pour la conversion de mA en A :
.
2) Reproduire le tableau suivant et le compléter à l’aide de l’expérimentation:
I en A
U en V
3) Créer le graphique « nuage de points » correspondant à ce tableau.
 Au vu du graphique obtenu, que peut-on dire de U et I et pourquoi ?
.
.
.
U÷I
4) Reproduire le tableau suivant et le compléter :
 formule utilisée dans le tableur pour calculer le quotient de U par I :
.
Pour chaque point, U ÷ I donne une valeur du coefficient de proportionnalité.
Les valeurs trouvées sont légèrement différentes car les appareils de mesures ne donnent pas des valeurs parfaites.
On va considérer que le coefficient de proportionnalité est la moyenne de tous les rapports U ÷ I calculés.
 formule utilisée pour obtenir la moyenne des rapports U ÷ I :
.
 coefficient de proportionnalité moyen trouvé :

IV
.
appeler le professeur pour vérification
RESISTANCE
.
et arrondi au dixième près :
.
.
DU CONDUCTEUR OHMIQUE
Les traits de couleur dessinés sur le conducteur ohmique que l'on a utilisé dans ce TP ont une signification : ils donnent une valeur
spécifique à ce conducteur ohmique, qu'on appelle sa résistance R et qui se mesure en ohms ( Ω ).
Utiliser l'image vidéo-projetée pour connaître cette valeur et la noter ici : R =
Qu'en concluez-vous par rapport à ce qui a été vu précédemment ?
.
Ω (±
.
%)

.
.
En déduire une relation entre U , I et R :
V
.
A RETENIR POUR LE COURS DE PHYSIQUE  ATTENDRE LA CORRECTION POUR ECRIRE ICI
U et I sont
car les points du graphe de U en fonction de I sont
Le coefficient de proportionnalité moyen trouvé grâce aux mesures effectuées est
.
.
.
donc U =
I
Le conducteur ohmique utilisé est caractérisé par sa résistance R dont la valeur est
ce qui correspond à peu près au
trouvé expérimentalement
.
.
( la différence étant due aux imprécisions de la valeur de R donnée par le constructeur et des appareils de mesure ).
On en conclut que
.
, avec U en V, R en Ω et I en A
p 22
PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUES
chapitre 9
I
J
NOTION DE PUISSANCE
 relire le
IV page 12
et retenir que :
P=
W
II
cours de M. Fillodeau
E
t
=
énergie
temps
avec 1 W = 1 J/s
s
PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUES
 En électricité, on démontre (hors programme) que la puissance en watts consommée par un appareil est aussi :
où U est la tension en volts aux bornes de cet appareil
et I est l'intensité en ampères du courant qui le traverse :
P=UxI
V
W
A
P=UxI
 Si la puissance d'un appareil est 200 W par exemple, cela signifie qu'il consomme 200 joules par seconde
et s'il fonctionne pendant 10 secondes, l'énergie qu'il a consommée est

.
E=Pxt
.
= 200 x 10 = 2000 J.
exemples ( valeurs courantes ) :
four
3500W
lave linge
2500W
radiateur
1000 à 2000W
grille-pain
850W
réfrigérateur
200W
TV et ordi
150W
lampes économiques
chargeur téléphone
5 à 25W
5W
J
W
s
 EDF utilise une autre unité d'énergie que le joule : le kW.h ( "kilowattheure" ).
 dans les calculs, il suffit de convertir les puissances en kW et les temps en heures 
kW.h
E=Pxt
kW
h
 Le courant délivré par EDF n'est pas constant : U et I varient (augmentent, diminuent…).
On parle de courant "alternatif" (alternance entre plusieurs valeurs).
Mais ces variations (toujours identiques) sont si rapides que les appareils branchés sur une prise ont
"l'impression" de subir une tension et une intensité constantes qu'on appelle "tension efficace"
et "intensité efficace".
La tension efficace fournie par EDF aux bornes d'une prise est comprise entre 220 et 240V.
Dans une maison,
tous les appareils branchés sur une prise "secteur" ( = prise EDF ) ont la même tension : 230V (moyenne).
Comme P = U x I et que U est fixe ( = constante),
plus la puissance P est grande , plus l'intensité I est grande, par conséquent :
plus un appareil est puissant électriquement, plus il "consomme de courant" et plus son utilisation alourdit
la facture EDF.
p 23
EXERCICES CHAPITRE 9
EXERCICE 1
1) a) Quelle est la puissance d'une lampe qui, aux bornes d'une
pile de tension 6V, est traversée par un courant d'intensité 4A ?
EXERCICE 2
1) Quelle énergie consomme un robot de 500W fonctionnant
pendant 1h42min ? Donner le résultat en joules et en kW.h
b) Faire un schéma du montage à effectuer pour faire les
mesures de tension et d'intensité du a).
2) a) Quelle est la puissance en watts d'un fer à repasser qui
consomme 0,9 kW.h en 30 minutes ?
b) Un aspirateur de 2 kW consomme 0,3 kW.h :
combien de minutes a-t-il fonctionné ?
2) a) A la maison, l'intensité efficace du courant qui traverse un
radiateur est de 8,5 A : quelle est la puissance de cet appareil ?
b) Ce radiateur est-il plus performant qu'un radiateur de
puissance 1000W ? Est-il plus économique ? Expliquer.
3) Un radiateur de 1500W fonctionne pendant un jour entier.
a) Calculer l'énergie qu'il a consommée en kW.h
3) Sur l'ampoule d'une lampe de poche est écrit " 3,5V -- 0,7W "
Quelle est l'intensité du courant qui la traverse si elle est
alimentée par une pile de tension continue 3,5V ?
b) En 2015, le kW.h était facturé 0,09 euros hors taxes HT par
EDF : quelle somme HT a coûté le fonctionnement du radiateur ?
c) Les taxes étant de ~55%, calculer le prix toutes taxes comprises.
EXERCICE 3
Pendant tes vacances de 2015, un voisin est venu tondre ta pelouse. Il a branché sa tondeuse électrique sur une de tes prises.
Aucun autre appareil électrique n'a fonctionné : seule la tondeuse a fait "tourner le compteur" qui indiquait initialement 25168 kW.h
et qui a fini à 25172 kW.h après la tonte qui a duré 3 heures .
Le moteur électrique d'une tondeuse convertit la majeure partie de l'énergie électrique qu'il consomme en énergie mécanique pour faire
tourner la lame, le reste est dissipé par chaleur vers l'extérieur.
1) Faire le schéma de transferts d'énergie du moteur électrique.
2) Calculer l'énergie électrique consommée par le moteur et le prix TTC que cela a coûté ( voir données de l'exercice 2 ).
3) Quelle est la puissance de la tondeuse ?
4) Le moteur a un rendement de 65% ce qui signifie que 65% de l'énergie consommée est réellement utilisée :
quelles ont été l'énergie utile et l'énergie perdue pendant la tonte du voisin ?
PUISSANCE ELECTRIQUE
TP chapitre 9
Matériel disponible :
-- un générateur de tension constante 6V, des fils, un voltmètre.
-- un ampèremètre
.
qu'on utilisera avec les bornes 10A et COM
et
avec le calibre 10A .
.
-- quatre lampes portant chacune une inscription : 6V-- 0,1A ; 6V-- 0,3A ; 12V-- 25W ; 12V-- 40W
 l'inscription pour la première lampe signifie que si la tension entre ses bornes est de 6V, alors
l'intensité du courant qui la traverse est de 0,1A ( elle ne donne pas d'indication si cette tension est différente de 6V ).
I
Première mesure
-- Alimenter
.
Schéma du montage :
la lampe 6V-0,3A avec le générateur délivrant la tension 6V.
.
-- Placer un voltmètre permettant de mesurer la tension U entre les bornes de la
lampe et un ampèremètre pour mesurer l'intensité I du courant qui la traverse.
U =
V
;
I =
A
.
.
-- Faire un schéma du montage

-- Calculer la puissance de la lampe (écrire d'abord la formule) :
P =
.
II
.
Une même tension, différentes lampes
Refaire les mêmes mesures avec chaque lampe, la tension du générateur restant sur la position 6V et remplir le tableau suivant :
Lampe
Tension en V
Intensité en A
Puissance P en W
6V-- 0,1A
6V-- 0,3A
12V-- 25W
12V-- 40W
1) Pourquoi ne trouve-t-on pas 25W et 40W pour les puissances des deux dernières lampes ?
.
.
.
.
2) On reproduit ici les situations de la maison : tous les appareils électriques sont alimentés par la même tension (230V au lieu de 6V)
mais ils n'ont pas forcément la même puissance.
 expliquer pourquoi les résultats du tableau montrent que "plus un appareil est puissant, plus il consomme de courant".
.
.
p 24
.
.