Le Circuit Électrique - 2nd L
Classe:
Seconde
I. Circuit électrique
1. Générateurs et récepteur
1.1. Expérience
Nous nous proposons d'allumer la lampe nous pouvons pour cela allumer la lampe d'une façon beaucoup plus commode l'ampoule est montée sur son support puis reliée par des fils métalliques a la pile.
Le circuit électrique ainsi réalisé comporte :
$-\ $un appareil qui produit du courant ; c'est la pile
La pile est un générateur de courant
$-\ $un appareil qui reçoit le courant fourni par la pile ; c'est la lampe
La lampe est un récepteur de courant
1.2. Conclusion
Un circuit électrique est généralement constitué d'une chaine de générateur (s) et de récepteur (s) reliés par les fils conducteurs
Remarque :
Un circuit doit comporter au moins un générateur
2. Exemples de circuits électriques
2.1 Dipôles et symboles
La lampe, la pile possèdent chacun deux bornes ce sont des dipôles électriques
Ils sont représentés conventionnellement par des symboles
Symboles de quelques dipôles
2.2 Schéma du circuit
Un circuit électrique peut être schématisé à l'aide des symboles normalises
Exemple
2.3. Conducteurs et isolants
2.3.1. Expérience
Réalisons le circuit électrique fermé suivant en lui intercalant divers objets
$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Objet}&\text{Substance}&\text{Eat de la lampe}\\ \hline \text{Stylo à bille}&\text{Plastique}&\text{Lampe éteinte}\\ \hline \text{Fil de fer}&\text{Fer}&\text{Lampe éteinte}\\ \hline \end{array}$$
Conclusion
Le fil de fer, comme tous les métaux laissent passer le courant électrique.
Ce sont des conducteurs électriques le stylo à bille (en plastique) le bois sec, le plastique le verre tout comme l'air ne laissent pas passer le courant électrique.
Ce sont des isolants électriques
2.4. Les types de circuits
2.4.1. Le circuit série
Dans un circuit série, les dipôles sont reliés les uns à la suite des autres par des fils de connexion formant ainsi une seule boucle
Exemple
Remarques
$-\ $Un circuit est série est constituée d'une boule
$-\ $Dans un circuit série, lorsqu'on dipôle ne fonctionne pas le courant ne circule plus et les autres dipôles ne fonctionnent pas
2.4.2. Le circuit en dérivation ou en parallèle
Un circuit en dérivation ou en parallèle est un montage électrique dans lequel on peut trouver au moins deux boucles
Remarques
Dans un circuit en dérivation, si un dipôle ne fonctionne pas, les autres dipôles continuent de fonctionner
Un circuit en dérivation comporte des nœuds et des branches :
$-\ $Un nœud est un point où aboutissent au moins trois fils conducteurs $($exemple ; les nœuds $A$ et $B)$
$-\ $une branche est une portion de circuit compris entre deux nœuds
La branche qui contient le générateur est branche principale $(AKGB)$
Les autres branches sont des branches dérivées $(ALB$ et $DEC)$
2.4.3. Le circuit électrique de la bicyclette
L'observation du circuit d'une bicyclette montre qu'il est apparemment composé de deux lampes (phare et le feu arrière), d'une génératrice (la dynamo) et deux fils conducteurs
Si l'on schématise ce montage, on constate alors qu'il ne peut manifestement pas fonctionner : il n'est pas fermé
Il existe nécessairement entre les points $1$, $2$ et $3$ une liaison électrique qui n'est pas constitué par un fil
Cette liaison est assurée par le cadre métallique donc par un conducteur de la bicyclette.
On dit que le circuit se ferme par le cadre ou encore par la masse
II. Les effets du courant électrique
Réalisons le circuit suivant
1. Effet calorifique
Si on ferme l'interrupteur la lampe s'allume et dégage de la chaleur.
La chaleur de la lampe est due au passage du courant qui chauffe et porte à incandescence le filament de la lampe c'est l'effet calorifique
2. Effet chimique
Si on ferme l'interrupteur, il apparait aux électrodes de l'électrolyseur contenant un électrolyte des dégagements de gaz : c'est l'effet chimique
3. Effet magnétique
Lorsque fait passer un courant dans un conducteur $AB$ placé au voisinage d'une aiguille aimantée, la position de cette dernière est modifiée comme dans le cas de la déviation de l'aiguille aimantée placé au voisinage d'un aimant.
C'est l'effet magnétique
III. Sens conventionnel et nature du courant électrique
1. Sens conventionnel du courant électrique
Si nous fermons l'interrupteur, le courant se manifeste par trois effets: l'effet thermique, l'effet magnétique et l'effet chimique, l'inversion des branchements sur les bornes du générateur entraîne l'inversion des effets magnétique et chimique.
Nous pouvons donc dire, d'après les observations, que l'effet chimique et l'effet magnétique du courant électrique sont polarisés (ils dépendent du sens du courant électrique).
L'effet thermique est quand à lui non polarisé.
Pour le sens conventionnel, à l'extérieur d'un générateur, le courant circule de la borne positive du générateur vers la borne négative du générateur
2. Nature du courant électrique
2.1. Dans les conducteurs métalliques
2.1.1. Observations
Lorsqu'on ferme l'interrupteur le faisceau d'électrons du tube de Crookes et le conducteur (tige métallique) dévient dans le même sens :
Dans la tige de cuivre le courant électrique est dû à une circulation d'électrons
2.1.2. Conclusion
Dans un conducteur métallique les porteurs de charges sont des électrons de conduction
Ils se déplacent en sens inverse conventionnel du courant électrique
2.2. Dans les électrolytes
2.2.1. Observations
Si on ferme l'interrupteur les ions positifs $Cu^{2+}$ migrent vers l'électrode négative (cathode) et les ions négatifs $\left(Cr_{2}O_{7}^{2-}\right)$ vers l'électrode positive.
Cette migration des ions est à l'origine de la circulation du courant électrique dans l'électrolyte.
2.2. 2. Conclusion
Dans un électrolyte les porteurs de charge sont des ions : les cations et les anions
Le sens conventionnel du courant est le sens de déplacement de porteurs de charge positive.
III. Dangers du courant électrique
Le corps humain n'est pas un excellent conducteur mais, dans certains cas, un courant électrique peut le traverser.
On distingue deux types d'accidents : l'électrisation et l'électrocution.
1. L'électrisation
Une personne est électrisée si elle est traversée par un courant électrique.
Cela peut entraîner de graves brûlures, la tétanisation des muscles et des contractions rapides et irrégulières du cœur.
2. Électrocution
Il y a électrocution lorsque le courant entraîne la mort.
Les effets du courant électrique dépendent de divers facteurs : état de santé, âge, durée de l'électrisation, conditions d'humidité et surtout de la valeur de la tension électrique $($ension de sécurité $24V).$
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