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LES CARACTÉRISTIQUES DE L’ÉLECTRICITÉ
LES CHARGES ÉLECTRIQUES ET LE TRANSFERT D’ÉLECTRONS
Chapitre 7
L’ÉLECTRICITÉ JOUE UN RÔLE IMPORTANT DANS LA VIE QUOTIDIENNE
L’ATOME Toute matière est faite de minuscules
particules – l’atome. Le noyau d’un atome contient les
protons (charge: positive) et les neutrons (neutres – aucun charge)
Les électrons (charge: négative) se trouvent autour du noyau, dans une nuage
Si le nombre de protons est égale au nombre d’électrons, on dit que l’atome est neutre
LE FROTTEMENT ET LE TRANSFERT D’ÉLECTRONS Quand on frotte un matériel solide contre
un autre, ils peuvent attirer d’autres substances – ils deviennent chargés
Tous les matériaux solides charges le sont devenus par un transfert d’électrons
Les charges peuvent être positives (perdent des électrons), négatives (gagnent des électrons) ou neutres (le nombre de protons et d’électrons est la même)
Exemple de l’acétate p 230
LA DÉCHARGE ÉLECTRIQUE
Une décharge électrique est le retrait d’une charge électrique d’un objet
Exemples La charge électrique des nuages qui
provoquent la foudre est causée par le frottement de l’air chaud montant rapidement dans les gros nuages
Tu reçois un choc quand tu touches une poignée de porte après avoir marché sur un tapis.
LA MESURE DE LA CHARGE ÉLECTRIQUE
L’unité de mesure de la charge électrique est le coulomb (C)
Pour une charge de 1 C, il faut ajouter ou retirer 6,25 X 1018 électrons
LES PROPRIÉTÉS DES CHARGES ÉLECTRIQUESLes charges de même signe se
repoussentLes charges de signes opposés
s’attirentLes objets neutres sont attirés par
les objets chargés
L’ÉLECTROSTATIQUE EN ACTIONLes ioniseurs d’air (p 233) Ils enlèvent des électrons aux particules en
suspension dans l’air. Ces particules chargées sont attirées sur une
plaque dans l’appareil.
Les paratonnerres (p 234) On utilise les paratonnerres pour protéger un
édifice de la foudre. Ils sont mis sur le toit et le foudre passera par
le paratonnerre et sera dirigée vers la terre.
Le photocopieur (p 241)
LA LOI D’OHM: LES RELATIONS ENTRE LE COURANT, LA TENSION ET LA RÉSISTANCE
Chapitre 8
8.1 L’ÉNERGIE POTENTIELLE ÉLECTRIQUE ET LA TENSION On définit l’énergie comme la capacité
d’accomplir un travail
L’énergie potentielle est l’énergie emmagasinée dans un objet; cette énergie à la capacité à faire du travail
Exemple: Un barrage
L’énergie potentielle électrique est l’énergie électrique emmagasinée dans une pile électrique, les électrons ont la capacité d’accomplir un travail après avoir quitté une pile
Rappel: La charge électrique se mesure en coulombs.
L’énergie potentielle électrique par 1 C entre deux points d’un composant d’un circuit électrique est la différence de potentiel ; aussi appelé la tension
L’unité de mesure de la différence de potentiel est le volt (V)
LA PRODUCTION D’UNE TENSION Une pile électrochimique change
l’énergie d’une réaction chimique en énergie électrique
Elle est composée de deux électrodes (faites de deux métaux différentes) et d’un électrolyte (un conducteur du courant électrique)
Quand on met plusieurs piles ensembles, on a une batterie
Il y a deux types de piles:
1.Les piles sèches Utilisées dans des petits appareils (les
montres, les lampes de poche etc.) L’électrolyte est une pâte humide
2.Les piles humides Utilisées dans des automobiles, des
motocyclettes etc. L’électrolyte est un liquide
Les piles sèches et humides fonctionnent dans la même manière pour produire une tension.
1. L’électrolyte acide attaque l’électrode de zinc et retire les atomes chargés. Ces atomes laissent des électrons sur l’électrode de zinc (chargé négativement).
2. Au même temps, les réactions chimiques enlèvent des électrons de l’électrode de cuivre (chargé positivement).
3. Il y a maintenant une différence de potentiel entre les deux électrodes à cause des charges opposés des électrodes.
8.2LE COURANT ÉLECTRIQUE Le courant électrique est le flux de
particules chargées qui circulent dans un circuit fermé
On mesure l’intensité d’un courant électrique en ampères (A)
Quelles sont les différences entre le courant électrique et l’électrostatique?
LE COURANT ÉLECTRIQUE ET L’ÉLECTROSTATIQUE L’électrostatique est une charge
électrique qui ne se déplace pas et ne peut pas être utilisé pour faire fonctionner un appareil
Un courant électrique est le flux de charges dans un circuit fermé – cette énergie électrique fait fonctionner plusieurs appareils dans nos vies.
LES CIRCUITS ÉLECTRIQUES Un circuit électrique est un réseau fermé
permettant aux électrons de circuler dans des conducteurs
Les composants d’un circuit électrique Une source (pile/batterie) – donne de
l’énergie électrique Un conducteur (fil) Une charge (voltmètre, ampoule) – utilise de
l’énergie électrique et le transforme en d’autres formes d’énergie
Interrupteur Figure 8.10 p 262
L’ÉNERGIE DANS UN CIRCUITL’énergie chimique de la pile fournit
de l’énergie potentielle électrique aux électrons de la borne négative.
La borne positive attire ces électrons.
Quand le circuit est fermé, les électrons ont un parcours à suivre et ils quittent la borne négative.
Ils traversent le conducteur, jusqu’à la charge et l’énergie électrique est transformée. Ici, la tension diminue.
Les électrons retournent vers la pile, avec une énergie potentielle nulle, en faisant un tour complète du circuit.
8.3 LA RÉSISTANCE ET LA LOI D’OHM La résistance électrique ralentit la circulation
des électrons et convertit l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie (la chaleur, le bruit etc.)
La résistance est mesurée en ohms ( Ω ), nommés pour le scientifique allemand Georg Ohm
La résistance d’un fil dépend de quatre choses:1. la longueur du fil2. l’aire de la section du fil3. la température4. le matériel dans le fil
LA LOI D’OHM R = V/I R = la résistance (Ω) V = la tension (volts) I = l’intensité (ampères) Exemples p 273
Un résistor est composant d’un circuit; il possède une résistance spécifique et est utilisé pour ralentir le courant électrique
LES CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET LA TRANSMISSION DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUEChapitre 9
LES CIRCUITS EN SÉRIE ET LES CIRCUITS EN PARALLÈLE
Courant en série Courant en parallèle
Circuit électrique où les composants appartient à la même branche
Le courant ne peut suivre qu'un seul trajet
Circuit électrique où les composants appartient à plusieurs branches
Le courant peut suivre plusieurs trajets
LES CIRCUITS EN SÉRIE ET LES CIRCUITS EN PARALLÈLE
Courant en série Courant en parallèle
Si on ajoute plus d’ampoules, les ampoules seront moins brillantes (le voltage est affecté)
Si une ampoule s’éteint sans un circuit en série, les autres s’éteindront aussi
Si on ajoute plus d’ampoules, l’intensité ne sera pas affecté (le voltage n’est pas affecté)
Si une ampoule s’éteint sans un circuit en parallèle, les autres ne seront pas affectées
LES CIRCUITS EN SÉRIE ET LES CIRCUITS EN PARALLÈLE
Courant en série Courant en parallèle
L’intensité du courant est la même partout le long du circuit
Quand on augmente le nombre d’ampoules on augmente la résistance augmente
L’intensité du courant dans une branche dépend de la résistance de cette branche
Quand on ajoute des résistances en parallèle, la résistance totale du circuit diminue
Tableau 9.1 p 294
Circuit en série Circuit en parallèle
LES RESISTORS ET LES CIRCUITS
Si on place des résistors en série dans un circuit, on augmente la résistance totale du circuit.
Si on place des résistors en parallèle dans un circuit, on diminue la résistance totale du circuit.
QUAND VEUT-ON UTILISER DES CIRCUITS EN ….
Série? Une lampe à poche Un appareil DVD
Parallèle? Les phares de
voiture Les phares
LA PROTECTION DES CIRCUITS DOMESTIQUES
Un disjoncteur – peut couper toute l’alimentation électrique d’une maison
Un fusible – contient un conducteur métallique qui fonde si trop chauffé par un courant électrique
Une borne de mise à la terre – acheminer le courant électrique excédentaire directement vers la terre et prévient les risques de choc électrique; représentée par l’embouchure arrondie
9.2 La puissance de l’electricite
L’energie electrique est la capacite d’effectuer un travail en faisant circuler des electrons sur un trajet. Elle est mesuree en Joules (J).
La puissance électriqueLa vitesse d’utilisation de l’énergie électrique
La vitesse à laquelle un travail est effectué ou à laquelle l’énergie est transformée
Mesurée en watts (W)On calcule la puissance électrique P = VI
La consommation d’énergie électrique dépend de la tension, de l’intensité et du temps
La puissance nominale – une mesure de l’énergie consommée par seconde par un appareil électrique
Le calcul de la consommation d’énergieE = Pt
P = Puissance (W)t = Temps (s)E = énergie (J)
Problèmes p 308, 310, 313
9.3 L’ENERGIE ELECTRIQUE A LA MAISON
L’énergie électrique est transformé en son, en lumière et en chaleur.
Toute cette énergie n’est pas utilisée dans une manière utile.
Exemple. Les lampes transforment l’énergie électrique en lumière (l’énergie utile) et la chaleur (l’énergie perdue).
Une ampoule à incandescence ou une ampoule fluorescente
LE RENDEMENT Le rendement est le pourcentage de
l’énergie consommée qui est converti en forme utile
Un appareil parfait convertirait tout énergie électrique consommée en énergie sortie. Mais il n’y a aucun appareil parfait.
LE CALCUL DU RENDEMENT
On calcule le rendement en utilisant l’équation mathématique suivante:
Rendement = énergie utile produite _____ (sortie)_____
X 100%énergie totale consommée
(entrée)
Questions p 318 - 319
9.4 L’ENERGIE ET L’ENVIRONNEMENT
Au Canada, l’énergie électrique est principalement produite en convertissant l’énergie mécanique (le mouvement de l’eau, du vent ou du vapeur) en énergie électrique.
On utilise une génératrice pour faire ce conversion.
Michael Faraday et John Henry ont découvert les génératrices en 1831.
Il y a 2 parties principales dans une génératrice:
1. Un aimant2. Un bobinage de fil
Au Canada il existe 3 principaux types de centrales électriques:
1. Les centrales hydroélectriques2. Les centrales thermiques3.Les centrales nucléaires
Ces trois centrales utilisent des turbines et des génératrices pour produire de l’énergie électrique en utilisant des sources d’énergie mécanique différentes.
Cette énergie est transportée à haute tension et à faible intensité par les lignes de transport.
Puis l’énergie est réduite par des transformateurs (un appareil qui augmente ou abaisse la tension) pour l’utilisation dans les maisons.
Pour être utilisée dans des maisons, il faut abaisser la tension à 120 V ou 240 V
Il y a des alternatives pour la production d’énergie électrique:
1. L’énergie éolienne2. L’énergie solaire3. Les piles à combustible
(organisateur pliable)
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