5e – 1 – Le circuit électrique

1.1. Les composants d’un circuit électrique

Activité

Expérience :

  • Réalisation par les élèves circuit simple avec une pile, une lampe et des fils de connexions et schéma fait par les élèves.

Cours

Pour faire briller une lampe, nous avons besoins de plusieurs éléments : une lampe, une pile et des fils pour les raccorder. L’ensemble de ces éléments, une fois réunis, constituera un circuit électrique.

Lorsque la lampe brille, on dit que le courant électrique circule dans le circuit. Chaque élément du circuit a une fonction qui lui est propre :

La pile : c’est un générateur qui provoque le passage du courant électrique dans le circuit.

La lampe : c’est un récepteur. Le courant électrique la traverse et provoque l’incandescence du filament.

Les fils de connexions : ils relient les différents éléments du circuit et permettent le passage du courant électrique.

5e-circuit simple

1.2. Conducteurs et isolants

Activité
Expérience :

  • Nous réalisons un circuit ouvert avec la possibilité d’y insérer des objets courants : stylo, crayon, règle…
    Pour chaque objet, nous notons si la lampe brille ou non.

5e-conducteur-isolant

Cours

Nous constatons que dans certains cas la lampe brille et dans d’autres cas elle ne brille pas.

Lorsque la lampe brille, c’est que le circuit est fermé et le courant électrique peut donc passer dans tout le circuit : le matériau est dit conducteur.

Lorsque la lampe ne brille pas, c’est que le courant ne peut pas passer car le circuit est ouvert : le matériau est isolant.

Les matériaux conducteurs utilisés dans un circuit électrique sont en général les matériaux métalliques et le graphite (mine de crayon)

Il n’est pas toujours souhaitable que la lampe reste allumée en permanence. Pour pouvoir l’allumer et l’éteindre, nous utilisons un interrupteur dont le rôle et d’ouvrir ou de fermer le circuit à volonté.

5e-lampe de poche

Dans une lampe de poche il y a un circuit électrique complet. Mais dans l’ampoule à incandescence, certaines parties sont conductrices et d’autres isolantes :

5e-ampoule a incandescence

1.3. Le schéma normalisé

Cours

Il n’est pas toujours utile de dessiner complètement chaque élément d’un circuit électrique. Cela peut même devenir très compliqué s’il y a beaucoup d’éléments dans le circuit.

Pour simplifier la représentation d’un circuit électrique et permettre sa réalisation par le plus grand nombre, quelle que soit la marque des éléments, on schématise les circuits en utilisant des symboles normalisés : Pile, Lampe, Interrupteur, Moteur :

5e-symboles

Lors de la réalisation d’un schéma électrique, la pile sera toujours placée à gauche avec sa borne positive (grand trait) vers le haut.

Un élément de circuit qui possède deux bornes est également appelé un dipôle.

Passage du dessin au schéma normalisé

  • Documents 

Document Histoire, Nathan p20

1.4. Le court-circuit

Activité

Expérience :

  • Dans un circuit comprenant une lampe avec une pile, nous plaçons de la paille de fer aux bornes de la pile : la paille de fer brûle.

5e-electrisation

Cours

Lors d’un court-circuit, l’échauffement dû au passage du courant électrique peut être très important et provoquer un incendie.

De plus, si nous laissons le circuit en l’état, la pile chauffe et fini par être détruite. Un court-circuit peut détruire un élément de circuit électrique.

Pour protéger un circuit et les habitants d’une maison, on peut utiliser un fusible qui est constitué d’un matériau qui fond avec la chaleur (plomb par exemple) et qui va donc interrompre le passage du courant en coupant le circuit en cas de court-circuit.

  • Documents 

Document Métier, Nathan p21

Document sur les fusibles p29

1.5. Electrisation

  • Documents 

Electrisation du corps humain, Nathan p27

Cours

Le corps humain est conducteur du courant électrique. Le courant du secteur est particulièrement dangereux.

Si une personne est en contact avec la borne active (aussi appelée Phase) et la borne passive (aussi appelée Neutre) ou la borne active et la Terre, il peut y avoir électrisation ou électrocution.

Une électrisation est un courant électrique qui parcourt le corps humain. Il peut laisser des séquelles (brûlures..) mais ne tue pas.

Une électrocution est une mort par électrisation.

1.6. Sens du courant

Activité

Expérience : 

  • Circuit avec un moteur et une pile : le sens de rotation du moteur dépend du branchement aux bornes de la pile.

Cours

Les deux bornes de la pile ne sont pas identiques et le courant circule dans un seul sens.

5e-sens du courant

Sens conventionnel du courant

Avant de découvrir la nature du courant, les physiciens avaient ressenti la nécessité de lui donner un sens. Ils ont adopté un sens connu sous le nom de sens conventionnel du courant : ce sens va de la borne positive du générateur vers la borne négative (dans le circuit extérieur au générateur).

  • Documents 

Histoire, Nathan p34

1.7. La diode

Activité

Expérience :

  • Nous reprenons le circuit précédent et nous insérons dans ce circuit une diode placée dans un sens, puis dans l’autre.

5e-diode

Cours

Nous constatons que le courant ne circule que si la diode est placée dans un sens bien précis : c’est le sens passant. Dans l’autre sens, la diode ne laisse pas passer le courant électrique.

Le symbole de la diode :  5e-diode symbole

La diode ne laisse passer le courant que dans le sens de la flèche.

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