Chapitre I Le montage électrique

I] Rôle d’un générateur électrique

TP n°1 : Rôle d’un générateur dans un montage électrique

But du TP : - Réaliser un montage simple permettant d’allumer une lampe ou d’entraîner un moteur

La pile est un dipôle classé dans la catégorie des générateurs.

Dipôle : Elément électrique comportant deux bornes. Ex : Un fil, un interrupteur, une lampe, une diode …

Générateur : Dipôle responsable de la circulation du courant électrique dans un circuit

Regarde attentivement la pile. Les 2 lames sont appelées les bornes. Ecris ci-dessous les différences entre les 2 bornes d’une pile.

Elles ne sont pas de la même taille : la plus petite est la borne positive et la plus grande est la borne négative.

Dessine la pile ci-dessous.

Expérience n°1 : Comment allumer une lampe avec une pile ?

Ecris ci-dessous le matériel que tu utiliseras pour allumer la lampe.

On utilise la lampe, le support de lampe, deux fils électriques, la pile et les deux pinces crocodiles pour allumer la lampe.

Réalise un montage pour faire briller la lampe. Avant de relier le dernier fil, lève la main pour que je vérifie le montage.

Inverse le sens de branchement de la pile. La lampe brille-t-elle de la même façon ? Le sens de branchement de la pile est-il important pour allumer la lampe ?

Le sens de branchement de la pile n’a pas d’importance car l’éclat de la lampe reste le même.

Fais un dessin de l’expérience n°1.

Conclusion : La pile ( ou le générateur ) est indispensable pour qu’une lampe brille. La pile

donne de l’énergie électrique à la lampe, qui la convertit en énergie lumineuse. L’éclat de la

lampe ne dépend pas du sens de branchement de la pile.

Expérience n°2 : Le moteur est-il un générateur ?

1) D’après toi, le moteur est-il un générateur ?

2) Ecris ci-dessous la liste de matériel que tu vas utiliser pour justifier ta réponse.

On utilise le moteur, les pinces crocodiles, deux fils électriques, le support de lampe et la lampe dans ce montage.

Réalise le montage avec le matériel ci-dessus. Avant de relier le dernier fil, lève la main pour que je vérifie le montage.

Observation : Reliée au moteur, la lampe ne brille pas.

Conclusion : Le moteur n’est pas un générateur car la lampe ne s’est pas allumée.

Correction de l’exercice n°1

Questions

1) D’où vient le nom de « pile » donné par Volta à son invention ? ( doc. 1 )

L’invention de Volta, en 1800, était un empilement de disques de cuivre et de zinc, d’où le nom « pile » donnée à son invention.

interrupteur

2) Qui inventa la pile saline ? ( doc. 2 )

La pile saline fut inventée en 1866 par Georges Leclanché.

3) Quels avantages présentent une pile alcaline par rapport à une pile saline ?

Une pile alcaline peut fonctionner plus longtemps et fournir un courant plus important que les piles salines.

4) Cite un avantage de la pile à hydrogène. ( doc. 3 )

La pile à hydrogène ne pollue pas.

II] Rôle d’un interrupteur – Conditions de circulation du courant électrique

TP n°2 : Rôle d’un interrupteur – Conditions de circulation du courant

Buts du TP : - Suivre un protocole donné - Réaliser un montage simple permettant d’allumer une lampe

Rappel : La pile, comme tous les générateurs, donne de l’énergie électrique à la lampe. Cela se traduit par le passage d’un courant électrique dans celle-ci.

Expérience n°1 : Rôle d’un interrupteur

Réalise un montage comportant une pile, une lampe, l’interrupteur sans appuyer dessus et 3 fils pour que la lampe s'allume. Avant de relier le dernier fil, lève la main pour que je vérifie le montage.

1) Que faut-il faire pour que la lampe s’allume ?

Pour que la lampe s’allume, il faut appuyer sur le bouton de l’interrupteur.

Fais le dessin de l’expérience n°1

Observe ce qui se passe sous l’interrupteur quand tu appuies dessus.

En appuyant sur le bouton de l’interrupteur, il y a contact entre trois parties métalliques sous celui-ci.

Conclusion : Quand on appuie sur l’interrupteur, celui-ci est fermé. Un interrupteur sert à

fermer le montage afin que le courant électrique ne circule plus.

Quand on n’appuie pas sur l’interrupteur, celui-ci est ouvert. Un interrupteur ouvert sert à

ouvrir le montage afin que le courant électrique ne circule plus.

Expérience n°2 : Boucle d’un circuit

Dans le montage et le dessin précédent, la lampe, la pile et l’interrupteur se situent dans une boucle.

1) Repasse, en rouge, la boucle sur ton dessin précédent.

2) Dans le montage précédent, retire l’interrupteur en laissant les fils électriques sur la table sans les rejoindre. La lampe brille-t-elle ? Un courant électrique circule-t-il ? Comment est la boucle dans ce montage ?

La lampe ne brille pas en laissant les fils électriques sur la table.

Le courant électrique ne peut pas circuler dans la boucle ouverte.

3) Relie les 2 fils entre eux en les branchant l’un sur l’autre. La lampe brille-t-elle ? Un courant électrique circule-t-il ? Comment est la boucle dans ce montage ?

La lampe brille à nouveau en reliant les fils électriques : le courant électrique peut alors

circuler dans la boucle fermée.

Conclusion : Afin qu’une lampe puisse briller dans un circuit électrique, il faut 2 conditions :

- le montage doit contenir un générateur.- Le montage doit former une boucle fermée.

Un générateur fournit de l’énergie électrique à des dipôles si le circuit électrique est

fermé. Il y a alors circulation d’un courant électrique dans toute la boucle.

Correction des exercices n°2 et n°3 de la feuille

Exercice n°2

La lampe ne peut pas s’allumer car le montage ne contient pas de générateur. Le moteur

n’est pas un générateur.

III] Le court-circuit d’un générateur et ses dangers

TP n°3 : Court-circuit d’un générateur et ses dangers

Buts du TP : - Suivre un protocole donné - Identifier la situation de court-circuit du générateur et le risque correspondant - Respecter les règles de sécurité

Exercice n°3 : Complète le texte suivant (sur cette feuille )

1) L’élément indispensable du circuit est le générateur.2) Une lampe placée dans un circuit est allumée quand lecircuit est fermé : un courant électrique circule alors dans la lampe.3) Un interrupteur permet d’ouvrir ou de fermer la boucle d’un circuit électrique.4) Pour éteindre une lampe, il faut actionner l’interrupteur pour stopper le circuit électrique.

Rappel : Un générateur fournit de l’énergie électrique à tousles dipôles dans un montage électrique. Par exemple, la pile, la dynamo, la batterie, la prise électrique, une éolienne et un panneau solaire sont des générateurs.

Court-circuiter un dipôle : C’est relier les deux bornes d’un dipôle avec un fil électrique.

Expérience : Court-circuit de la pile dans un montage

Attention cette expérience présente des dangerssi tu ne respectes pas les consignes !

1) Réalise un montage simple avec une pile, des fils, l’interrupteur ouvert et une lampe sur son support.Avant de relier le dernier fil, lève la main pour que je vérifie le montage.

2) Ajoute un fil électrique reliant les bornes + et – de la pile. Puis ferme l’interrupteur pendant quelques secondes seulement.

Observations : - La lampe ne s’allume pas.

- La pile s’échauffe.

Conclusion : Quand la pile est court-circuitée, les dipôles ne fonctionnent plus,

et la pile s’échauffe et risque d’être détériorée. Si, à la maison, une prise électrique est court-circuitée, les appareils électriques ne

fonctionnent plus et il y a risque d’incendie.

Correction de l’exercice n°4

1) Quelle critique peux-tu apporter au montage de Léa ?

Léa a croisé les pinces crocodiles au niveau de la pile.

2) Quel phénomène risque-t-il de se produire ?

La pile risque d’être court-circuitée.

3) Quels sont les risques pour la pile ?

La pile va chauffée et risque d’être détériorée.

4) Quelle précaution faut-il prendre avec des pinces crocodiles ?

Il faut mettre les pinces crocodiles de chaque côté opposé des bornes de la pile.

Es-tu prêt(e) pour le devoir n°1 ?

Pour cela, tu dois connaître ou savoir

- Les définitions de dipôle et générateur et citer des exemples pour chacun- Les différences entre les 2 bornes d’une pile- Le rôle d’un générateur dans un circuit- Le rôle d’un interrupteur fermé et ouvert et ce qu’il faut faire pour ouvrir ou fermer un interrupteur- Les 2 conditions pour qu’un courant électrique circule dans un circuit- Court-circuiter une pile- Les risques d’un court-circuit d’une pile et d’une prise électrique