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Avant-propos

L’idée directrice des contenus de l’ouvrage porte sur le développement d’un enseignement personna-lisé s’adressant aux élèves, étudiants et apprentis : l’individualisation. Selon l’Afnor : « L’individualisa-tion de la formation est un mode d’organisation de la formation visant la mise en œuvre d’une démarche personnalisée de formation. Elle met à la disposition de l’apprenant (élève, étudiant, stagiaire, apprenti…) l’ensemble des ressources et des moyens pédagogiques nécessaires à son parcours de forma-tion et à ses situations d’apprentissage. Elle prend en compte ses acquis, ses objectifs, son rythme ». Afnor, norme NF X50-750 et NF X50-751.

Cette méthode donne de bons résultats et favorise l’autonomie de l’apprenant.

Elle permet aux apprenants moyens ou en difficulté d’avancer à leur rythme et de ne plus décrocher.

Après avoir enseigné en lycée professionnel d’une manière « classique » c’est-à-dire la même leçon pour tout le monde et au même moment et qui dure le même temps pour toutes les catégories d’apprenants (les très bons, les bons, les moyens et ceux en échec scolaire), le constat était le suivant : les très bons et bons éléments s’accrochaient toujours, les moyens essayaient de comprendre mais parfois manquaient de temps et les plus faibles décrochaient dès les premières leçons et finissaient par être complètement largués (avec des conséquences qui peuvent être dramatiques : absentéisme, perturbation des séances de cours…).

Autres problèmes pour les apprenants qui s’absentent à une ou plusieurs séances, parfois pour des motifs légitimes (maladie, décès d’un proche…) et du fait que les séances de cours continuent d’avancer : on ne leur propose en général que des copies des cours qu’ils ont ratés en leur demandant de revoir « tout seul à la maison » les leçons et les cours. La plupart du temps ce n’était jamais fait car l’apprenant a pris l’habitude des cours en groupe au tableau avec son enseignant (avec ou sans rétro ou vidéoprojecteur). Même constat pour les apprenants qui intègrent les cours en plein milieu de l’année.

Aussi, avec quelques collègues et sous la supervision d’un IEN de l’académie de Créteil, nous avons essayé la méthode individualisée d’abord auprès d’un public d’adultes, ensuite dans les classes de lycées professionnels; les résultats étaient très encourageants voire miraculeux pour les apprenants moyens et en difficultés (les bons et très bons s’en sortiront presque toujours de toutes les façons). Nous avons constaté un développement de l’autonomie, de la motivation et un avancement de tout le groupe (même si le rythme peut être plus long pour certains).

Pour un public hétérogène ou non débutant dans l’électricité, un positionnement pédagogique est indis-pensable. C’est une évaluation qui consiste à tenir compte des acquis éventuels de l’apprenant (aussi bien théoriques que pratiques) et qui permet de définir un parcours individualisé avec une (ou des) partie(s) du programme officiel à renforcer ou à délester.

L’individualisation consiste à mettre à la disposition de chaque apprenant tout le programme de la for-mation sous forme de modules qui eux-mêmes sont composés de cours qui seront abordés sous forme de projets (ou mises en situation, thèmes, anciens sujets d’examens…) afin que chaque individu puisse avan-cer à son rythme.

Pour pratiquer cette méthode, il faudrait que tous les outils pédagogiques soient à disposition de l’appre-nant. Il est nécessaire de suivre chacun dans son évolution en validant au fur et à mesure du parcours les acquisitions des savoirs et des compétences.

Ces outils pédagogiques doivent comporter un projet ou un thème (certains sont développés dans cet ouvrage), si possible avec une situation ou une problématique réelle qui peut les intéresser ou du moins réussir à capter leur attention; et pour obtenir les solutions ou les réponses aux problèmes ou aux ques-tions nous devons les renvoyer à une partie du cours qu’il est nécessaire de comprendre. Pour que chacun puisse comprendre, il est nécessaire voire indispensable de simplifier afin de rendre le plus « digeste » pos-sible l’assimilation de la leçon.

Un des objectifs de cette méthode est que l’apprenant soit actif dans son apprentissage et non passif.

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Cette méthode essaye donc de toujours simplifier pour faire comprendre. Et pour apprendre, les thèmes seront répétés sous diverses formes…

Le concept est donc le suivant :• Simplifier pour comprendre.• Répéter pour apprendre.

Rendez-vous avec : • le tome 2 – 2e année,• le tome 3 – 3e année.

L’auteur, A. Kouhen

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Sommaire

Projet 1 Appareilsélectriquesduquotidien.................................................................................. 8Cours 1 Circuitsparcourusparuncourantcontinu............................................................. 10Projet 2 Tensionélectriquedansmamaison............................................................................... 15Cours 2 Circuitsparcourusparuncourantalternatif......................................................... 16Projet 3 Transformateurdansunsous-sol.................................................................................... 18Cours 3 Machinesélectriquesstatiques........................................................................................... 19Projet 4 Production,transportetdistributiondel’énergieélectrique.............. 22Cours 4 Production,transportetdistributiondel’énergieélectrique.............. 23Projet 5 Appareillagedomestique............................................................................................................ 28Cours 5 Structured’uneinstallationélectrique......................................................................... 29Projet 6 Miseenconformitéd’uneinstallationélectrique............................................. 33Cours 6 Protectiondesinstallations..................................................................................................... 36Projet 7 Câblesetconduitsdansunecuisine............................................................................. 43Cours 7 Conducteurs,câblesetcanalisations.......................................................................... 45Projet 8 ÉclairagedenotresalledeTP.............................................................................................. 52Cours 8 Lumièreetéclairagisme............................................................................................................... 54Projet 9 Laprotectiondespersonnesdansuneinstallationélectrique

domestique................................................................................................................................................ 61Cours 9 Lerisqueélectrique.Laprotectiondespersonnes....................................... 65Projet 10 Teststhéoriquesdepréparationàl’habilitationélectrique................... 77Cours 10 L’habilitationélectrique............................................................................................................... 83Projet 11 Installationélectriqued’unpavillon................................................................................ 107Cours 11 Installationélectriquedomestique................................................................................... 110Projet 12 Schémasd’éclairage....................................................................................................................... 119Cours 12 Circuitsd’éclairage.......................................................................................................................... 121Projet 13 Miseenconformitéd’uneinstallation.......................................................................... 125Cours 13 Normesdansleslocauxd’habitation............................................................................ 129Réalisation 1 Installationextérieurecomportantunesonnette,

2prisesdecourantet1simpleallumage........................................................... 138Réalisation 2 Installationd’unechambrecomportantunmontage

doubleallumage,1va-et-vientet3prisesdecourant......................... 143Réalisation 3 Installationducouloircomportantunmontage

utilisantuntélérupteur24V............................................................................................... 146Réalisation 4 Installationdelabuanderiecomportantlemontage

d’unchauffe-eauetd’uneminuterie230V........................................................ 151Réalisation 5 Installationd’unechambreetd’unwcenmontageencastré...... 157Dossier technique Réalisationdel’installationd’unechambre

etd’unwcenmontageencastré................................................................... 164Corrections Réponsesauxquestionsdesprojets........................................................ 177

8 Projet 1 - Appareils électriques du quotidien

Projet 1 Appareils électriques du quotidien

Au bout de 2 heures d’éclairage, les piles de ma lampe torche sont vides et doivent être remplacées, je désire trouver une solution pour réaliser des économies et réduire l’impact sur l’environnement.

Question ◗ 1.1Sous quelle tension fonctionne cette lampe torche ? Relever les indications sur les 2 piles (identiques) et faire l’addition• Tension d’une pile .............................................................................................................................................................................................................................• Tension de fonctionnement de la lampe torche ..............................................................................................................................................

Question ◗ 1.2Au bout de 2 heures d’éclairage, les piles sont vides et doivent être remplacées. Que peut-on faire pour réaliser des économies et réduire l’impact sur l’environnement ?Voir cours 1 page 10 paragraphe A1 .....................................................................................................................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................

Mon mobile a quelques problèmes, il se décharge très vite, je dois le recharger tous les soirs quand il est en mode veille, c’est pire en mode conversation, il s’agit sûrement de l’alimentation (la batterie). J’ai trouvé sur internet une batterie compatible qui semble convenir mais avant de l’acheter, je dois m’assurer que ses caractéristiques conviennent.

Question ◗ 1.3Sous quelle tension fonctionne ce téléphone mobile ? Relever les indications sur la batterie .....................................................................................................................................................................................................................................................................................

Question ◗ 1.4Quelle est l’énergie que délivre la batterie ? Relever les indications sur la batterie .....................................................................................................................................................................................................................................................................................

Question ◗ 1.5La notice du constructeur du mobile indique que la consommation est de 5 mAh en mode veille et de 250 mAh en mode conversation. Combien d’heures est-il censé fonctionner sans se décharger en mode veille ?Voir cours 1 page 11 paragraphe B1 .....................................................................................................................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................

Question ◗ 1.6La nouvelle batterie délivre une énergie de 1 500 mAh sous une tension de 3,7 Volts. Quelle sera l’autonomie du mobile en mode veille et en mode conversation ?Voir cours 1 page 11 paragraphe B1 .....................................................................................................................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................

Une lampe de feux de stop arrière de la voiture familiale ne fonctionne plus, je démonte la lampe défectueuse et je lis les indications suivantes 12 V – 21 W.

Question ◗ 1.7Que représente l’indication 12 V ? .........................................................................................................................................................................................Que représente l’indication 21 W ? .......................................................................................................................................................................................Voir cours 1 page 13 paragraphe D1

Question ◗ 1.8Je décide d’utiliser mon multimètre pour vérifier que la lampe est vraiment « grillée ».Si c’est le cas, je dois la remplacer par une neuve ; dans quelle position dois-je mettre mon multimètre ? Voir cours 1 page 11 paragraphe C1 .............................................................................................................................................................................................................................................

Question ◗ 1.9Quelle doit être la valeur de la résistance de la lampe défectueuse (du filament) ? ......................................................Quelle doit être la valeur de la résistance de la lampe neuve ? ............................................................................................................Déduire la valeur de l’intensité du courant qui passe dans la lampe .............................................................................................. .....................................................................................................................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................

Voir cours 1 page 11 paragraphe C1, réalisez éventuellement la mesure

Projet 1 - Appareils électriques du quotidien 9

Cours 1 Circuits parcourus par un courant continu

[Le courant électrique]Le courant électrique correspond au déplacement des électrons dans les matériaux conducteurs.Le déplacement se fait du pôle positif au pôle négatif (sens conven-tionnel) ; en réalité, les électrons chargés négativement se dépla-cent du – vers le +.

A / LA tension

A1 - Définition

La tension entre deux points A et B est égale à la Différence De Potentiel (DDP) entre ces deux points.Si VA est le potentiel électrique du point A.Si VB est le potentiel électrique du point B.La tension UAB entre les points A et B est égale à VA – VB UAB = VA – VB

La pile électrique est un générateur statique qui est prévu pour libérer une certaine quantité d’éner-gie ; une fois déchargée, il faut la jeter (attention ! pas à la poubelle car elle contient des produits chimiques toxiques).Aussi, devient-il indispensable d’utiliser des piles ou batteries rechargeables et réutilisables jusqu’à 1 000 fois ; on peut ainsi réaliser des économies et respecter l’environnement.

A2 - Comment mesurer LA tension ?

On utilise un voltmètre branché en dérivation.

VUAB

B

A

Voltmètre analogiqueMultimètre numérique

en position VDC

A3 - Loi Des mAiLLes

En suivant le sens de la maille, la somme de toutes les tensions est égale à zéro volt.

Loi des mailles : UAD – UAB – UBC – UCD = 0 V

Ainsi : UAD = UAB + UBC + UCD

+–

UAB

1,5 V

0 V

.. BB

.. AA

Sens de la maille

CD

BA

UBC

UCD

UA

D

10 Cours 1 - Circuits parcourus par un courant continu

B / L’intensité

B1 - Comment CALCuLer L’intensité DAns un ConDuCteur éLeCtrique ?

L’intensité du courant est égale à la quantité d’électricité Q ayant traversé un conducteur pendant la durée t.On applique la relation suivante :

I = Q

t

Q en ampère-heure (Ah) Q en coulomb (C)I en ampère (A) ou I en ampère (A)t en heure (h) t en seconde (s)La quantité d’électricité emmagasinée dans une pile ou batterie est souvent donnée en mAh (10–3 Ah).La charge négative élémentaire transportée par un électron est notée –e : avec e = 1,6 · 10–19 C.

B2 - Comment mesurer L’intensité Du CourAnt ?

On utilise un ampèremètre branché en série.

AI

Ampèremètre analogique Multimètre numérique en position ADC

Pince ampèremétrique en position ADC

B3 - Loi Des nœuDs

Au nœud A, la somme des intensités entrantes (I1) est égale à la somme des intensités sortantes (I2 et I3).

I1 = I2 + I3

C / LA résistAnCe

Lors du passage des électrons dans les conducteurs et dans les appareils électriques il se produit une résistance plus ou moins élevée suivant les matériaux (résistivité).On distingue les matériaux conducteurs comme le cuivre, l’aluminium, l’or, l’argent… et les matériaux isolants comme les plastiques, le bois, le caoutchouc…

C1 - Comment mesurer LA résistAnCe D’un DipôLe pAssif (résistor) ?

On utilise soit : • un ohmmètre• un montage voltampèremétriqueLa caractéristique U = f (I) du dipôle D est représen-tée par une droite passant par l’origine (0).L’équation de cette droite s’écrit : (loi d’Ohm)

U = R · I

U en volt (V)R en ohm (Ω)I en ampère (A)

Source hydroquébec

I1

I2

I3

Multimètre en position W

Montage voltampèremétrique

+

VD

A

Caractéristique U = f(I)

U(v)

I (A)0

Cours 1 - Circuits parcourus par un courant continu 11

[applicaTions – documenTaTion]

1 / Application1.1 ◗ Un câble porte les indications suivantes : U 500 R 02 V 3G2.5, que signifient ces indications ? (voir paragraphe A4) 1.2 ◗ Donnez la dénomination UTE et CENELEC des fils de câblages que vous avez usuellement utilisés en câblage pendant vos cours de réalisation : (voir paragraphe A4)a) fil souple (1,5 mm2)b) fil rigide (2,5 mm2)1.3 ◗ Vous devez remplacer un câble reliant un fer à repasser à la prise électrique.Quel type de câble choisiriez-vous ? (voir tableau 1)1.4 ◗ Quelle section de câble choisiriez-vous pour un radiateur absorbant 10 ampères ? (voir tableau 2)1.5 ◗ Un câble 3 conducteurs alimentant un moteur monophasé 230 volts – 9 kW absorbant 30 ampères a une section de 2,5 mm2, ce câble convient-il ? (voir tableau 2)

2 / DocumentationTableau • 1

Dénomination Nombre conducteurs Section mm2 Utilisation

h 03 VV-Fh 03 VVh2-F

2-32

0,5-0,75 Machine de bureauPostes de radio

h 03 Vh-h 2 Rasoirs

h 03 VV-F 2-3 0,75-1-1,5 Fers à repasserBouilloires

h 03 VV-F 2 0,5-0,75 RadiosTélévisions

h 03 VV-F 2 à 5 0,75-1 1,5-2,5

Réfrigérateurs Aspirateurs Machines à laver

h 03 VV-F 2-3 0,75-1 Radiateurs RéchaudsLampes baladeuses

h 03 VV-F 2 à 5 0,75-1 1,5-2,5

Machines à laverRadiateursCuisinières

Tableau • 2

Nombre de conducteurs

et section

Intensité admissible

(A) câble enterré

Intensité admissible (A) air libre

3G1,5 34 24

3G2,5 46 33

3G4 59 45D’après Alcatel Câble

Solution 1.1U : câble normalisé UTE500 : tension nominale = 500 VR : conducteur isolé au polyéthylène réticulé0 : aucun bourrage2 : gaine épaisse de protectionV : gaine de protection en polychlorure de vinyle (PVC)3 : nombre de conducteurs 3G : avec vert jaune2,5 : section des conducteurs 2,5 mm2

Solution 1.2a) UTE : U 500 SV 1,5 – CENELEC : H 07 V K 1,5b) UTE : U 500 V 2,5 – CENELEC : H 07 V R 2,5

Solution 1.3Câble 3 conducteurs 0,75 ou 1 mm2 de sec-tion CENELEC : H O3 RT F

Solution 1.4Le câble de 2,5 mm2 convient car il peut sup-porter jusqu’à 33 A à l’air libre

Cours 7 - Conducteurs, câbles et canalisations 47

[applicaTions]

1.1 ◗ Sur un conduit, vous relevez la désignation suivante : IRL 3321. Que signifie chaque indication ? (voir paragraphe B3)1.2 ◗ Un retraité désire faire réaliser une installation électrique économique dans son garage trans-formé à l’occasion en atelier de bricolage.Quel type de conduit doit-on utiliser ? Pourquoi ? (voir tableau du paragraphe B3)1.3 ◗ On désire faire passer dans un conduit IRL (IRO) deux circuits de conducteurs h07 VK compor-tant :• Pour le premier circuit : 3 conducteurs de 2,5 mm2

• Pour le deuxième circuit : 3 conducteurs de 4 mm2

Déterminez la référence (diamètre) du conduit en norme européenne. (voir tableaux 1 et 2)

[soluTions]

Solution 1.1I : Isolant R : RigideL : Lisse3 : Résistance à l’écrasement 750 N3 : Résistance aux chocs 2 joules2 : Température mini d’utilisation –5°1 : Température maxi d’utilisation +60°

Solution 1.2Conduit IRL car il est économique (facile à mettre en œuvre)

Solution 1.3Section totale isolants compris :3 ¥ 13,85 + 3 ¥ 18,1 = 95,85 mm2Nous ne devons remplir le conduit que au tiers de son diamètre intérieurD’après le tableau 2 « Diamètre des conduits » qui tient compte de cet impératif, nous devons choisir un conduit IRL 25

Cours 7 - Conducteurs, câbles et canalisations 51

Réalisation 3 Réalisation de l’installation du couloir

Comportant un montage utilisant un télérupteur 24 V

1 ◗ Schéma de réalisation sur maquette (en 2 étapes)Support possible : bois (aggloméré), BA13… pour montage en apparent avec un appa-reillage en saillie (il faut prévoir les supports) et conduit en moulure.Effectuez le traçage en partant du haut (à gauche) du support.

Étape 1 : réalisation du montage télérupteur en 24 voltsSupport saillie

Legrand

32

0

4

20 m

m

460 100 100 100

S1

MO

ULU

RE 4

0

TD

S2 S3

E1 E2

146 Réalisation 3 - Installation du couloir

2 ◗ Schéma architectural du couloir2 points lumineux commandés de 3 endroits

3 ◗ Schéma développéInsérer les repères (chiffres) sur l’extrémité de chaque conducteur.

N PE

K

Télérupteur

24 V

olts

- 3

x 1

,5 m

m²

1 1

1

2 4

2

1

4

4

4

3 3

3

2 1

2

Ph

Q1S1

E1

Q’1

S2

E2

21

A1 A2

S3

◗◗ Nomenclature

Repère DésignationK Télérupteur

Q1 Disjoncteur 10 A

S1, S2, S3 Bouton-poussoir (BP)

E1, E2 Douille DCL + lampe

TD Tableau de distribution

Télérupteur Legrand

Réalisation 3 - Installation du couloir 147

ELEEC005-11ELEEC047ELEEC051ELEEC146-7