Document : Quel est le rôle d`un coupe circuit ?

3eDocument : Quel est le rôle d'un coupe circuit ? 2009-2010
Lorsqu'un courant électrique traverse un matériau conducteur, ce dernier s'échauffe, c'est ce que l'on
appelle l'effet Joule. Cet effet Joule est d'autant plus important que l'intensité du courant électrique est
grande. Si cet effet trouve aujourd'hui de nombreuses applications utiles (chauffage domestique, four,
plaque de cuisson …), il pose également problème dans nos installations électriques. En effet, chaque
année en France de nombreux incendies sont d'origine électrique, puisque une intensité trop élevée du
courant circulant dans les fils électriques (appelée surintensité) provoque un échauffement important
pouvant être source d'incendie. Pour écarter ce risque, nos lignes électriques doivent obligatoirement être
protégées par un coupe circuit (fusible ou disjoncteur).
Le fusible est tout simplement constitué d'un petit fil métallique prévu pour fondre dés que l'intensité du
courant atteint une certaine valeur, ouvrant ainsi le circuit et écartant tout risque de surintensité. Le fusible
est alors détruit et il faut le changer. Le disjoncteur coupe lui aussi le courant dés que l'intensité dépasse
une certaine valeur, mais il présente l'avantage d'être réutilisable, il suffit de le réarmer après coupure.
Questions :
1- Qu'est-ce que l'effet Joule ?
2- En quoi une surintensité peut-elle représenter un danger ?
3- Expliquer brièvement comment un fusible permet d'éviter une surintensité.
4- Exercice : étude d'un fusible
On considère une ligne électrique a la maison sur laquelle sont branchées en dérivation une
lampe halogène (L1) de puissance nominale PL1 = 500 W, une lampe à incandescence PL2 = 150
W, et une machine à laver dont le moteur à puissance PM = 3500 W.
Cette ligne alimentée par la tension du secteur de valeur efficace UG = 230 V, est schématisée ci
dessous :
Fusible. Le fil fond et se coupe dés
que l'intensité dépasse une
certaine valeur Disjoncteur
M
G
L1
L2
Fusible
16 A
Itot
I1
I2
IM
Itot
Cette ligne est protégée par un fusible prévu pour fondre
dés que l'intensité dépasse 16A.
Rappels sur les lois des circuits en dérivation:
- Dans un circuit en dérivation, la tension aux bornes de
chacun des dipôles est égale à la tension aux bornes du
générateur. C'est la loi d'égalité des tensions.
- Dans un circuit en dérivation, l'intensité du courant
délivré par la générateur est égale à la somme des
intensités traversant chacune des branches du circuit.
K1
K2
K3

a) A l'aide de la loi d'égalité des tensions, déterminer la valeur des tensions UL1, UL2 et UM aux
bornes des trois dipôles (L1 ; L2 et M).
b) Rappeler l'expression de la puissance électrique P reçue par un dipôle électrique en fonction
de l'intensité efficace I du courant qui le traverse et de la tension efficace U à ses bornes.
c) Calculer les valeurs des intensités IL1 , IL2 et IM, des courants traversants les trois branches du
circuit.
d) En déduire que l'intensité du courant électrique fournit par le générateur vaut Itot = 18 A.
e) Conclure : que se passera-t-il si on ferme simultanément les trois interrupteurs K1, K2 et K3.