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Électricité dynamique

L'électricité dynamique = Courant électrique http: //www. hydroquebec. com/com prendre/questceque/atome/index. html

Quel terme est utilisé pour définir le déplacement des électrons dans les fils conducteurs? Le courant

Le courant c’est: • Une quantité de charges électriques (électrons) qui se déplacent dans un circuit. • Des électrons qui sautent d’atomes en atomes dans un conducteur.

• Pour faire circuler le courant, il faut un circuit électrique.

Circuit électrique • C’est un chemin qui permet au courant de se déplacer.

§ Il faut certaines composantes pour former un circuit électrique. Lesquels?

Composantes d’un circuit. Leur fonction et leur symbole.

1. La source d’énergie • L’énergie fournie par une pile, une batterie ou toute autre source d’énergie sert à déplacer des charges négatives (-) dans les fils conducteurs d’un circuit.

2. Une lampe ou une ampoule • Lorsqu'elle est traversée par le courant électrique, elle fournit de la lumière.

3. Un interrupteur • Ce composant permet de mettre un appareil en marche ou de l’arrêter.

4. Un fil conducteur • Les fils conducteurs servent de chemin permettant aux électrons de circuler.

5. Une résistance • Une résistance est une composante électrique qui s’oppose au passage du courant et peut aussi transformer l’énergie électrique en une autre forme d’énergie (ondes, chaleur, etc. ). • Son but premier: diminuer l’intensité du courant électrique dans un circuit.

5. Une résistance (suite…) • Il y a des résistances dans tout le monde qui nous entoure : grille pain, télévision, ordinateur, téléphone, fer a lisser, …

On peut voir sur une résistance des anneaux de couleur. Chaque couleur correspond à un chiffre (voir tableau ci-dessus). La correspondance entre les chiffres et les couleurs des anneaux constitue ce qu'on appelle le code des couleurs et permet de déterminer la valeur en Ohms d'une résistance. Pour lire cette valeur, il faut d'abord placer la résistance dans le bon sens. En général, la résistance a un anneau doré ou argenté, qu'il faut placer à droite. Pour les résistances à 4 anneaux, les deux premiers anneaux sont les chiffres significatifs et le troisième est le chiffre multiplicateur. Un ohmmètre est un instrument de mesure qui permet de mesurer la résistance électrique d'un composant ou d'un circuit électrique. L'unité de mesure est l'Ohm, noté Ω. Si on n'a aucune idée de la valeur de la résistance à mesurer, on peut garder le calibre 2 MΩ et faire une première mesure. Si on connaît l'ordre de grandeur de la résistance, on choisit le calibre juste supérieur à la valeur estimée. Prenons l’image ci-contre par exemple nous lisons : R = 0 , 009 MΩ Autrement dit R = 9 kΩ = 9000 Ω

Différents types de circuits • Circuit en parallèle • Circuit en série

Circuit en série • Un circuit électrique dans lequel le courant emprunte un seul chemin.

Schéma d’un circuit en série

Circuit en parallèle • Un circuit électrique dans lequel le courant peut emprunter deux ou plusieurs chemins.

Schéma d’un circuit en parallèle.

Comparaison entre: Circuit en série • Courant prend 1 chemin • Ex : vieux set de lumière de Noël Circuit en parallèle • Courant prend 2 chemins ou + • Ex : lumière de rue

Comparaison entre: Circuit en série Circuit en parallèle

Retour C’est quoi le courant électrique? • L’électricité qui se déplace dans un circuit

Retour Quelles sont les différentes composantes d’un circuit électrique ? • Source d’énergie (pile, batterie) • Fil conducteur • Ampoule ou résistance (lumière, onde/chaleur) • Interrupteur (mettre appareil en marche)

Retour Quelles sont les deux types de circuit qu’on peut avoir ? • Circuit en série (un seul chemin) • Circuit en parallèle (2 chemins et plus)

Sur une feuille… • Fais un schéma d’un circuit en série ayant deux ampoules allumées, un interrupteur, une résistance, une pile et un ampèremètre.

Sur une feuille… • Fais un schéma d’un circuit en parallèle ayant deux ampoules allumées, un interrupteur, une résistance, une pile et un ampèremètre.

Est-ce que l’on peut mesurer le courant? Oui, c’est possible

On peut mesurer la quantité de charges(d’électrons) qui passent à un point donné à toutes les secondes.

Comparons l’écoulement de l’eau et le courant électrique…

Intensité du courant • Le courant peut être fort, moyen ou faible. Tout dépend de la quantité de charges qui passent à un point précis à un moment précis.

Instrument qui mesure le courant • On mesure le courant avec un ampèremètre.

Un ampèremètre est toujours branché en série dans un circuit

Comment calculer le courant Formule: I=Q t I = courant en ampère ( A ) Q = quantité de charges passant par un point mesuré en coulomb ( C )

• 24 C passent par une ampoule électrique pendant 18 secondes. Quel courant électrique est passé par l’ampoule? Réponse 1, 33 A

Exercice: • Un appareil nécessite un courant de 3 ampères. Combien de coulombs passeront sur un appareil qui fonctionne pendant 10 secondes? Réponse 30 C

Activité – Résoudre problèmes • Quelle est la formule pour calculer le courant ? • I=Q t I = Courant (A) Q= quantité de charges passant par un point mesuré (C) t = temps (s)

La différence de potentiel

La force du courant électrique comparé au courant de l’eau • Lorsque vous utilisez un tuyau d’arrosage, pourquoi l’eau en sort-elle? C’est grâce à la pression.

C’est la même chose pour le courant électrique. Cette pression s’appelle la tension électrique ou différence de potentiel et se mesure en volt. potentiel

Comparons la force qui pousse l’eau dans les tuyaux et la différence de potentiel…

Volt • C’est l’unité de mesure de la différence de potentiel. • Un volt fait circuler un courant de un ampère dans un conducteur dont la résistance est de un ohm.

Voltmètre • Un instrument servant a mesurer la différence de potentiel entre deux points dans un circuit électrique.

Le voltmètre est toujours branché en parallèle •

Contact avec la réalité

La tension électrique est élevée dans les fils électriques dehors et elle est réduite par un transformateur lorsqu’elle entre dans la maison.

Pourquoi les oiseaux peuvent-ils se poser sur les fils électriques ? • Les fils électriques sont isolés de la Terre (aucune mise à Terre) donc aucune différence de potentiel.

La différence de potentiel • Représente le potentiel d’une source d’énergie électrique à faire un travail. • Se mesure en volts (V) • Comparer avec chute d’eau.

Comment calculer la différence de potentiel Formule : V = IR V = Différence de potentiel R = Résistance I = Intensité du courant

Unités de mesure • V est mesuré en volt (V) • I est mesuré en ampère (A) • R est mesurée en ohm ( )

Exercice: • La résistance d’une lampe de poche est de 3 . Le courant électrique qui circule est de 0, 5 A. Que sera la différence de potentiel ? Réponse 1, 5 V

Exercice: • Un courant de 5, 00 A circule dans le moteur d’un réfrigérateur branché à une prise murale ( de 120 V). Quelle est la résistance de ce réfrigérateur ? Réponse 24

Exercice: • La résistance d’une ampoule est de 96, 8 . Quelle est l’intensité du courant qui circule dans l’ampoule lorsque celle-ci est branchée à une source d’énergie électrique de 120 V ? Réponse 1, 2

La résistance dans un circuit électrique

La Résistance C’est un composant d’un appareil qui ralentie le courant et qui convertie l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie.

Comparons la résistance de l’écoulement de l’eau et la résistance…

• Il se produit une chute d’intensité lorsqu’un courant électrique traverse une résistance et il subit une transformation d’énergie électrique en chaleur, lumière, ondes etc.

Exemples • Dans une ampoule, la résistance transforme l’énergie électrique en énergie lumineuse. • Dans un grille-pain, l’énergie électrique est transformée en chaleur. • Dans un four micro-ondes, l’énergie électrique est transformée en ondes.

Selon vous, quel appareil consomme le plus de courant ? • Un appareil qui convertit l’énergie électrique en chaleur consomme plus de courant que celui qui le convertit en lumière.

• L’unité de mesure de la résistance est l’ohm ( ).

• On mesure la résistance avec un ohmètre

La résistance diminue l’intensité du courant dans un circuit en série 1 A 9 V V= I x R 1 A c n a t s si é R e 9

Exemple avec 2 résistances 0. 5 A 9 9 V V= I x R 0. 5 A 9

La puissance

La puissance • Lorsqu'on fait fonctionner diverses lampes à incandescence normalement, c'est-à-dire sous leur tension nominale, on s'aperçoit que certaines éclairent mieux que d'autres. • Une lampe de projecteur de diapositives (24 V) éclaire plus que la lampe d'un lustre dont la tension est 230 V.

La puissance • La grandeur en relation avec l'éclairement de ces lampes, ce n'est ni la tension, ni l'intensité mais la puissance électrique. • En résumé, La puissance électrique c’est la quantité d'énergie consommée en joules par unité de temps (secondes).

Comparons l’écoulement de l’eau et le courant électrique…

La puissance FORMULE : P =E t P = la puissance en Watt ( W ) E = énergie électrique en Joules (J)

Exemple: • Une bouilloire nécessite 196000 J d’énergie pendant 4 minutes. Quelle est la puissance de cette bouilloire ?

Réponse 196 000 J = 653 W 300 s

Exemple: • Si un appareil nécessite 3440 Watt de puissance durant 50 secondes, quelle est l’énergie nécessaire pour faire fonctionner l’appareil ?

Réponse 3440 W x 50 s =172 000 J

Puissance Problèmes à résoudre : 1 -3 (à terminer pour demain!!!)

Production de l’énergie électrique

Production de l’énergie électrique Sources d’énergie : Portatives – Piles et batteries Centrales – Centrale hydroélectrique – Centrale thermonucléaire

Centrales hydroélectriques • Elles utilisent la pression de l’eau pour produire de l’énergie électrique. La pression fait tourner les turbines qui actionnent des génératrices.

• Les génératrices transforment l’énergie provenant de la rotation en énergie électrique. http: //www. edf. com/html/panorama /production/renouvelable/hydro/fon ctionnement. html

http: //www. youtube. com/watch? D 7_rzojv. Kd. E

Centrales thermoélectriques • Elles utilisent la chaleur provenant de la combustion du charbon. La chaleur de la combustion transforme l’eau en vapeur. La vapeur sous pression se rend à la turbine qui active la génératrice. http: //www. edf. com/html/panorama /production/thermique/fonctionnem ent. html

Centrales thermonucléaires • On bombarde des atomes d’uranium qui se divisent en deux. En se divisant, ils libèrent des neutrons qui vont bombarder d’autres atomes d’uranium et le processus se répète. C’est la fission nucléaire.

• La fission nucléaire produit de la chaleur qui transforme l’eau du réservoir en vapeur qui fait tourner la turbine. Or, la turbine fait fonctionner la génératrice. http: //www. edf. com/html/panorama /production/nucleaire/fonctionneme nt. html

Nouvelles sources d’énergie • Énergie solaire • Énergie éolienne • Énergie des marées • http: //jeunes. edf. com/ http: //www. youtube. com/watch? v= xusy 9 Ee. X-i. Q

Vidéo – Énergie éolienne • http: //www. radiocanada. ca/actualite/v 2/decouverte/niveau 2_ 1165. shtml#

1. Quel est un avantage d’utiliser l’énergie éolienne ? 2. On dit que seulement 20% de l’électricité produite pour une population pourrait provenir de l’énergie éolienne. Pourquoi ne peut-on pas produire toute l’électricité par les éoliennes ? 3. Quels sont 2 dimensions qui font que certaines éoliennes sont plus puissantes que d’autres ? 4. Pourquoi la hauteur de l’éolienne joue un rôle dans la quantité d’énergie produite ? 5. Pourquoi a-t-il une différence entre la puissance installée (3 mégawatt) et celle réellement produite ?

Électricité – De la centrale à la maison • http: //jeunes. edf. com/

L’électricité et l’environnement • Travail à terminer pour lundi prochain – Omnisciences p. 382 -400

Énergie électrique et l’environnement

Énergie électrique et l’environnement P. 402 -406 • Inondation • Pollution de l’air et de la terre • Déchets radioactifs des centrales nucléaires • Chaleur libérée dans l’environnement

Économie de l’énergie • Que peut-on faire pour réduire notre consommation d’énergie électrique ?

Quelques exemples de gestes à adopter pour réduire notre consommation en énergie • • • Les appareils électriques L'éclairage Le chauffage L’eau chaude Les machines à laver Le trajet pour aller à l’école ou au travail http: //jeunes. edf. com/

Consommation d’électricité dans une maison moyenne

Comparaison entre: Électricité statique Courant électrique

Comparaison entre: Électricité statique • L’électricité statique est une charge électrique qui demeure en position fixe sur un isolant Courant électrique

Comparaison entre: Électricité statique Courant électrique • L’électricité statique est une charge électrique qui demeure en position fixe sur un isolant • C’est une charge électrique en mouvement par une source d’énergie

Comparaison entre: Électricité statique Courant électrique • L’électricité statique est une charge électrique qui demeure en position fixe sur un isolant • Se répand sur la surface d’un conducteur • C’est une charge électrique en mouvement par une source d’énergie

Comparaison entre: Électricité statique Courant électrique • L’électricité statique est une charge électrique qui demeure en position fixe sur un isolant • Se répand sur la surface d’un conducteur • C’est une charge électrique en mouvement par une source d’énergie • Deux types de circuit : en série / en parallèle