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L'électricité

L’électricité

 

Rappel

La matière se compose de moléculesqui sont des groupements d’atomes.

 

L’atome

Un atome ressemble un peu à un système solaire en miniature. Le nombre de molécules possible est infini, le nombre d’atomes limité.

Un atome a un noyau.

Les électrons sont répartis en couches concentriques autour du noyau. Chaque couche ne peut compter qu’un nombre limité d’électrons.

Les protons composent une partie du noyau.

 

Les électrons sont chargés négativement et les protons sont chargés positivement.

Normalement : nombre d’électrons = nombre de protons

Donc, l’atome a une charge neutre.

 

Si : + 1 électron → la charge de l’atome devient négative

Si : - 1 électron → la charge de l’atome devient positive

 

Le courant électrique

Il s’établit un courant électrique dans un conducteurlorsque celui-ci relie un réservoir électrique négatif (donc, chargé d’électrons) à un réservoir électrique positif (donc, chargé d’ionspositifs)

 

Rappel

Ion = particule chargée électriquement et formée quand un atome ou un groupe d’atomes neutres gagne ou perd un ou plusieurs électrons.

Un atome qui perd un électron forme un ion chargé positivement appelé cation.

Un atome qui gagne un électron formeun ion chargé négativement appelé anion.

 

Conducteur = matériau qui offre une faible résistance au passage du courant électrique. Tout matériau possède une conductivité plus ou moins forte.

 

Générateur = un générateur transforme l’énergie mécanique en énergie électrique. Il existe 2 types de générateurs, ceux qui fournissent du courant continu : les dynamos et ceux qui fournissent du courant alternatif : les alternateurs.

 

Pile = dispositif qui permet de transformer l’énergie issue d’une réaction chimique en énergie électrique.

 

Résistance = composant passif dans lequel l’énergie électrique est convertie en chaleur.

 

Un courant peut être continu(toujours dans le même sens) ou alternatif (qui change périodiquement de sens).

 

GENERATEUR

 

A l’intérieur du générateur, le courant va de la borne + à la borne -

 

Réservoir électrique négatif

 

Réservoir électrique positif

 
Un circuit électrique se compose au minimum d’un générateur et d’une charge reliés par des conducteurs. Les électrons qui participent à l’établissement du courant dans le circuit, quittent le générateur par le pôle négatif pour retourner dans le générateur par le pôle positif.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I/ Les circuits électriques

 

Circuit électrique = ensemble d’éléments (dont un générateur) reliés par une chaîne fermée deconducteurs.

 

Montage avec une lampe et une pile

Pour que la lampe brille, il faut relier ses 2 bornes aux 2 bornes de la pile, directement ou par l’intermédiaire d’un fil métallique ou d’un autre conducteur.

La pile est le générateur, la lampe est le récepteur.

 

Sens du courant

Conventionnellement, dans un circuit le courant circule entre les bornes du générateur de la borne + vers la borne –

 

Une lampe particulière : la lampe à incandescence

Toutes ont en commun une ampoule en verre, un filament et 2 bornes. Quand le circuit est fermé, le passage du courant électrique dans le filament le porte à incandescence. Une lampe à incandescence est un élément non polarisé, son fonctionnement est identique quelque soit le sens de branchement aux bornes de la pile.

 

L’éclat d’une lampe augmente avec l’intensité du courant, l’intensité s’exprime en ampères.

 

Il existe une grande variété de piles. La lampe doit être adaptée à la tension de la pile. La tension nominale de la lampe doit correspondre à la tension de fonctionnement de la pile.

-        Tension de la pile < Tension nominale de la lampe = lampe en sous tension, brille peu ou ne brille pas.

-        Tension de la pile > Tension nominale de la pile = lampe en surtension, brille fortement, peut griller.

 

Rappel :

 

Les unités électriques

Intensité

Ampère

Tension

Volt

Résistance

Ohm

 

Les montages électriques

 

On peut monter un circuit avec plusieurs lampes de deux manières :

 

Montage en série

Les lampes sont dans le même circuit, elles sont dépendantes. Un interrupteur placé n’importe où dans le circuit permet d’éteindre ou d’allumer toutes les lampes en même temps. L’éclat des lampes diminue avec le nombre de lampes. L’intensité est la même partout dans le circuit. La tension aux bornes de la pile est égale à la somme des tensions aux bornes des lampes.

 

Montage en dérivation (ou en parallèle)

Les lampes sont dans des circuits différents, elles sont indépendantes. Si l’interrupteur est placé dans une partie commune à tous les circuits, il peut éteindre ou allumer toutes les lampes en même temps. Quand il y a peu de lampes, chaque lampe brille avec la même intensité qu’une lampe seule.

L’intensité dans la branche principale du circuit est égale à la somme des intensités des courants dans les branches dérivées. La tension est équivalente en tout point du circuit.

 

Association de piles

On peut associer les piles de deux manières :

 

En série et en concordance
















Montage + - + - + -

 
 

 

 

 


Dans ce montage, la tension de l’ensemble est égale à la somme des tensions de chaque pile.

 

■ Piles en série et en opposition

Montage en - + + - + -

Dans ce montage, la tension de la pile montée en sens inverse se retranche.

 

Effet joule

Le passage du courant électrique dans un conducteur s’accompagne d’un dégagement de chaleur : c’est l’effet joule.

Cet effet est favorisé dans les appareils de chauffage ou les systèmes d’éclairage par incandescence.

 

La puissance électrique

Intensité du courant électrique qui traverse un élément du circuit exprimée en ampères.

Tension électrique aux bornes d’un élément de circuit exprimée en volts.

 

Loi d’Ohm : aux bornes d’une résistance la tension est proportionnelle à l’intensité du courant qui la traverse.

 

II/ Les dangers de l’électricité

 

Deux dangers sont liés à l’électricité :

 

L’incendie que peut provoquer une surintensité dans un conducteur. Surintensité = le conducteur s’échauffe, sa gaine peut fondre et s’enflammer. Les causes de surintensité sont : le court-circuit (contact direct entre fil de phase et fil neutre), la surcharge (trop de branchements simultanés)

 

L’électrocution

Rappel : une habitation est alimentée par 2 fils de ligne : le fil de phase et le fil neutredans lequel est maintenue une tension de 230 Volts maximum. Le neutre est mis à terre, relié au sol par un fil conducteur.

Le corps humain est conducteur (plus encore quand il est humide).

Tout contact avec ces 2 fils ou entre le fil de phase et un élément métallique sous tension provoque l’écoulement du courant électrique dans le corps. Ecoulement qui selon l’intensité peut provoquer des brûlures, la tétanisation des muscles ou la mort (pour 100 milli ampères).

 

Un disjoncteur  coupe le courant en cas de contact accidentel entre la phase et la terre.

 

Des protectionsexistent :

-        Les gaines isolantes pour protéger les fils

-        Les fusibles sur le fil de phase qui vont fondre et couper le circuit quand l’intensité est trop forte

-        Les disjoncteurs qui servent d’interrupteurs généraux en cas de surintensité (quand trop d’appareils sont branchés)

-        Les prises de terre

 

Les installations électriques doivent répondre aux normes établies par l’AFNOR.

 

L’électricité est une énergie potentiellement dangereuse car c’est une énergie qui ne se voit pas, qui ne se manifeste que par ses effets.

 

On parle d’électrisation quand le courant traverse le corps et d’électrocution quand le choc électrique entraîne la mort.

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