Courant électrique et Circuits électriques Courant

Partie II – Courant électrique et Circuits électriques
Chapitre 7 – Le circuit électrique
I. Comment allumer une lampe avec une pile ?
Ce matin EDF a coupé l’alimentation électrique du quartier pour procéder à des travaux. Tu as besoin de descendre à
la cave où il fait sombre. Comme tu n’as pas de lampe de poche, tu décides de fabriquer un système d’éclairage.
Prévoyant, tu as conservé une boite de petit matériel.
1) Allumage direct
Matériel : Une pile et une lampe.
Objectif : Faire briller la lampe.
Bilan : Faites un dessin du montage qui vous a permis de faire briller la lampe.
Filament de tungstène
Ampoule en verre
Gaz inerte
Culot de la lampe
Le filament de la lampe, qui brille
lorsqu’il est parcouru par un courant
électrique, est relié à deux fils à
l’intérieur de la lampe. Le premier
touche le plot de la lampe, et le second
est en contact avec le culot de la lampe.
Plot central
Observation : Lorsque la lampe brille, il y a un circuit fermé qui va d’une borne de la pile à l’autre.
2) Création d’un circuit électrique
En électricité, on a souvent besoin de faire fonctionner l’appareil (comme la lampe) à un endroit différent de la source
d’électricité. On utilise pour cela des fils électriques.
Matériel : Une pile, une lampe sur un support de lampe, deux fils électriques et deux pinces crocodiles.
Objectif : Faire briller la lampe par l’intermédiaire des fils.
Bilan : Faites un dessin du montage qui vous a permis de faire briller la lampe.
Observation : Lorsque la lampe brille, il y a à nouveau un circuit fermé.
3) Contrôle du circuit électrique
Pour économiser la pile, on veut pouvoir allumer la lampe uniquement lorsqu’on en a besoin.
De quel composant électrique auras-tu besoin ? On a besoin d’ajouter un interrupteur à notre circuit.
Objectif : Réalise un circuit où tu contrôles l’allumage de la lampe.
Bilan : Fais un dessin du montage qui t’as permis de faire briller la lampe, en précisant la position de l’interrupteur.
Observation : Lorsque l’interrupteur ferme le circuit, la lampe brille. Lorsqu’il le laisse ouvert, elle ne brille pas.
4) Conclusion : Fonctionnement d’un circuit électrique
Un générateur est nécessaire pour qu’une lampe éclaire (brille) : Le générateur transfère de l’énergie électrique à la
lampe qui la convertit en énergie lumineuse. (La lampe transforme l’électricité du générateur en lumière.)
En présence d’un générateur, le circuit doit être fermé pour que ce transfert d’énergie ait lieu. Lorsque le circuit est
fermé, il y a circulation d’un courant électrique.
Exemple : Circuit électrique d’un ventilateur de poche : Alimentation d’un moteur avec une pile (et un interrupteur).
Une fois de plus, le circuit doit être fermé pour qu’un courant circule dans le moteur. Le moteur convertit l’énergie
électrique reçue du générateur en mouvement (énergie mécanique).
Remarque : Attention au vocabulaire ! Lorsque l’interrupteur est fermé : la lampe brille. (Car un courant électrique
peut circuler.) Lorsque l’interrupteur est ouvert, la lampe ne brille pas. (Le circuit est coupé à un endroit, on dit qu’il
est ouvert, le courant électrique ne passe pas.)
II. Comment représenter les composants et circuits électriques ?
1) Que dire de nos dessins ?
Les dessins sont trop imprécis pour représenter les circuits électriques. Les physiciens utilisent des schémas
électriques, toujours faits de la même manière et qui sont valables dans le monde entier.
2) Schéma des composants électriques courants
Composant
Schéma
Pile
+
Fil
-
Lampe
Moteur
Interrupteur
fermé
Interrupteur
ouvert
M
Remarque : Le générateur, la lampe, le moteur, etc. sont appelés des dipôles électriques car ils ont tous deux pôles.
Remarque : Sur le schéma de la pile, la grande barre est la borne +. Sur les piles utilisées, c’est l’inverse !
3) Schématiser un circuit électrique
On souhaite représenter le schéma électrique
« normalisé », c’est à-dire respectant des
normes, du circuit ci-contre.
Pour représenter un circuit électrique par un schéma « normalisé », on doit respecter les règles suivantes :
1. Un schéma doit être une figure géométrique simple. Le circuit est représenté en rectangle.
2. Les symboles correspondants aux éléments du circuit sont placés sur les côtés du rectangle :
+ Pile
Lampe
Interrupteur
Interrupteur
fermé
ouvert
+
-
3. Les dipôles sont alors reliés par des traits horizontaux et verticaux qui représentent les fils de connexion.
+
-
Applications : Représenter les schémas de circuits comprenant : (a) une lampe et une pile, (b) une pile, un
interrupteur ouvert et une lampe branchée à la borne (-) de la pile et (c) une pile, un interrupteur fermé et un
moteur branché à la borne (+) de la pile.
+
-
+
+
-
-
M
Ces schémas sont très importants à connaître parce qu’ils sont utilisés universellement. Donc sur tous les contrôles en
électricité, vous aurez besoin de les savoirs et les utiliser. De plus, à chaque fois qu’on utilisera un nouveau
composant, je vous donnerai son schéma normalisé qu’il faudra aussitôt apprendre.
III. Générateurs électriques
Différents générateurs sont présentés sur les images ci-dessous. Il en existe d’autres.
(a) Piles
(b) Alimentation stabilisée
(c) Photopile
1) Quels sont à votre avis les différences entre les différents modèles de piles ? Les différents modèles de piles sont
plus ou moins puissants. (Différentes tensions.)
2) Quel est le gros inconvénient des piles ? Les piles s’épuisent rapidement et ce sont des déchets chimiques très
difficiles à recycler.
3) Quel est l’avantage de l’alimentation stabilisée par rapport aux piles ? L’alimentation stabilisée fonctionne grâce
au courant du secteur (dans les prises électriques) qui ne s’épuise pas (sauf panne d’EDF).
4) Comment fonctionne une photopile ? Une photopile fonctionne grâce à l’énergie lumineuse du soleil qu’elle
convertit en énergie électrique qui peut ensuite être transférée au circuit.
5) Quels avantages présente une photopile ? La photopile ne fonctionne que grâce à l’énergie du soleil qui ne
s’épuise pas. C’est une source d’énergie gratuite et renouvelable.
Le symbole normalisé d’un générateur en général est :
Une pile est un exemple de générateur qui a son symbole propre.
Une photopile convertit de l’énergie lumineuse en énergie électrique.
+
G
-