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FICH
ES D
OC
CHIMIEPHYSIQUEPar les auteurs de
microméga
PHYSIQUENouveautés
du programme 2020
dans le cahier.
En complément de tout manuel,
des fi ches à,En complément de tout manuel,
compléter
dans le cahier.découper coller
En complément de tout manuel,
CHIMIEPar les auteurs de
microméga
Bilans et méthodes illustrés
4e
et
• accédez aux ressources gratuites supplémentaires• testez le cahier numérique enseignant et profi tez de l’offre gratuite
Flashez-moi et…
CHIMIEPHYSIQUEPHYSIQUE4e
ÉDITION RÉSERVÉE À L’ENSEIGNANTCette édition comporte des propositions de réponses ainsi que des annotations, en rose, qui ne fi gurent pas dans la version de l’élève.
Sous la direction de Christophe DAUJEAN
Collège Antoine Guichard, Veauche (42)
Fabien ALIBERTCollège Honoré d’Urfé, Saint-Étienne (42)
Fabrice MASSACollège François Truffaut, Rive-de-Gier (42)
Kader MÉDJAHDICollège Honoré d’Urfé, Saint-Étienne (42)
Béatrice SOUCILLE-DALLECollège Gambetta, Saint-Étienne (42)
Conforme au programme(BO du 30 juillet 2020)
FICHESDOC
Organisation et transformations de la matière
1 Prendre un bon départ2 La masse volumique3 Masse volumique et niveau des océans Tâche complexe
4 Plastiques et masse volumique Tâche complexe Vidéos
5 Description microscopique de la matière Animation
6 La composition simplifi ée de l’air7 La pollution de l’air8 L’effet de serre Vidéo
9 L’empreinte carbone Tâche complexe Vidéos
10 Mélange et transformations de la matière11 Masse, mélange et transformations de la matière12 Le modèle moléculaire Tableau périodique
13 Les équations de réaction
Mouvement et interactions
14 Prendre un bon départ15 Modéliser la vitesse16 Calculer et représenter la vitesse17 Diagrammes objet-interaction18 Mesurer et représenter une force
L’énergie, ses transferts et ses conversions
19 Prendre un bon départ Vidéo
20 Mesurer la tension électrique21 Mesurer l’intensité du courant22 Loi des tensions Vidéo
23 Lois des intensités Vidéos
24 La résistance électrique25 La loi d’Ohm Vidéo
Des signaux pour observer et communiquer
26 Prendre un bon départ27 Les signaux lumineux pour mesurer des distances Tâche complexe
28 La vitesse du son dans l’air Vidéo
29 Les signaux sonores pour mesurer des distances Tâche complexe
Cartes mentales
30 Organisation et transformations de la matière31 Mouvement et interactions32 L’énergie, ses transferts et ses conversions33 Des signaux pour observer et communiquer
Sommaire
© Hatier, Paris, 2021. Isbn : 978-2-401-07966-3 978-2-401-07967-0
© Éd
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s Ha
tier 2
021
Organisation et transformations de la matière
L’huile et le vinaigre
forment un mélange
hétérogène .
L’eau et le sirop
de menthe forment
un mélange
homogène .
1 2 3
Tareeffectuéeg?
La masse de 1 L
d’eau est 1 kg .
ÉTAT SOLIDE ÉTAT LIQUIDE ÉTAT GAZEUX
Solidification Liquéfaction
VaporisationFusion
Les changements d’état
Les mélanges
La masse de 1 L d’eau
Les états de la matière
La bonne position pour mesurer un volume
• Un solide a une forme propre
et n’est pas compressible .
• Un liquide peut couler :
il n’a pas de forme propre .
Il n’est pas compressible .
• Un gaz occupe tout l’espace disponible .
Il est compressible .
État
liquide
État
solide
État
gazeux
Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !1
1000 g
Organisation et transformations de la matière© Éd
ition
s Ha
tier 2
021
Calcul de la masse volumique d’un liquide
› La masse volumique permet d’ identifier un corps.
Je mémorise
2 La masse volumique
Volume
MasseMasse volumique (rho)
Huile
Eau
ρliquide = 64,0 g
80 cm3
ρliquide = 0,8 g/cm3
ρ = m
V
ρ
1 =
m
V
Identifi cation du liquide
Liquide Eau Alcool Éther
Masse volumique ρ (en g/cm3) 1 0,80 0,71
Le liquide est l’alcool .Mesures du volume et de la masse
du liquide (tare effectuée).
Même une grande quantité d’huile surnage sur un peu d’eau.
Pourquoi ?
Lorsque deux liquides ne sont pas miscibles, pour savoir lequel surnage
sur l’autre, il faut comparer leur masse volumique.
L’huile et l ’eau ne sont pas miscibles et ρhuile < ρeau donc l’huile surnage
toujours sur l’eau.
m = ρ × V
1 donc m = ρ × V
V = m × 1
ρ donc V =
m
ρ
On peut exprimer le volume V et la masse m en utilisant l’égalité des produits en croix :
Vliquide = 80 mL
= 80 cm3
mliquide = 64,0 g
ρhuile ≈ 0,9 g/cm3
ρeau = 1 g/cm3
Exercer son esprit critique
Organisation et transformations de la matière© Éd
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021
3 Masse volumique et niveau des océans
La fonte des glaciers entraîne l’élévation du niveau des océans. Mais est-ce le seul facteur ?
› Le réchauffement climatique est responsable de l’élévation du niveau des mers et des océans
notamment en raison de la dilatation de l’eau salée
(augmentation du volume de l’eau salée avec la température) .
Je mémorise
J’analyse le graphique
Lorsque la température de l’eau salée
augmente, sa masse volumique diminue.
Je raisonne
ρ = m
V donc V =
m
ρ. D’après cette formule, pour une masse m d’eau salée fixe, le volume V
augmente lorsque la masse volumique ρ diminue.
Quand la température des océans augmente, la masse volumique de l’eau salée diminue donc son volume
augmente : c’est la dilatation de l’eau. Ce phénomène entraîne la hausse du niveau des océans.
DOC. 1 Température et niveau des océans
DOC. 2 Température et masse volumique de l’eau salée (salinité de l’eau : 35 g/L)
J’analyse le graphique
Depuis 1880, la température moyenne
sur Terre a augmenté d’environ 0,75 °C.
Au cours de la même période, le niveau
des océans n’a cessé d’augmenter.
Années
Variation du niveaudes océans (en mm)
Variation de la températuremoyenne de la Terre (en °C)
– 50
0
50
100
150
200
0
0,5
1,0
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Température de l’eau salée (en °C)
Masse volumique de l’eau salée (en kg/m3)
1 0210 5 10 15 20 25 30
1 0221 0231 0241 0251 0261 0271 028
Organisation et transformations de la matière© Éd
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021
VidéosPollution plastique
hatier-clic.fr/21fpc4044 Plastiques et masse volumique
Pourquoi faudrait-il interdire l’utilisation des objets en plastique à usage unique ?
DOC. 1 Des plastiques dans les océans
DOC. 2 Masse volumique de quelques matières plastiques courantes
Des millions de tonnes de plastiques, issus de nos emballages et objets à usage unique jetés sans précaution, se retrouvent dans les océans. En plus des déchets visibles en surface, des fragments microscopiques sont aussi en suspension dans l’eau. Ces débris, rassemblés par les courants marins, forment d’immenses plaques. Ces plastiques constituent une grave menace pour la faune et se retrouvent dans la chaîne alimentaire.
Ma conclusion
Selon la valeur de leur masse volumique, les déchets plastiques flottent ou coulent dans l’eau salée.
Certains fragments de taille microscopique sont très difficiles à récupérer. Ils constituent une
grave menace pour l’environnement. L’interdiction de l’utilisation des objets en plastique à usage
unique permettra de réduire les quantités de plastiques rejetées et de limiter cette pollution.
Polyéthylène PEρ = 0,89 g/cm3
(sacs et emballages, fi lms étirables, etc.)
Polyéthylène téréphtalate PETρ = 1,38 g/cm3
(bouteilles de boissons pétillantes, fi bres textiles
« polaires », etc.)
Polypropylène PPρ = 0,95 g/cm3
(masques chirurgicaux, boites alimentaires,
pailles, bouchons, etc.)
Eau de merρ = 1,025 g/cm3
Polystyrène PSρ = 1,05 g/cm3
(pots de yaourt, gobelets, couverts, stylos-bille, etc.)
J’analyse le document
Les océans sont pollués par nos déchets plastiques. Certains ont une taille microscopique.
Ils menacent la faune et contaminent toute la chaîne alimentaire.
J’analyse le document
Si la masse volumique des plastiques est inférieure à celle de l’eau de mer (PE, PP), ils flottent.
Si elle est supérieure (PET, PS), ils coulent.
Organisation et transformations de la matière© Éd
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021
5 Description microscopique de la matièreAnimationÉtats physiques de la matière et agitation des moléculeshatier-clic.fr/21fpc405
Propriétés macroscopiques Modélisation Propriétés
microscopiques
Est incompressible.ÉTAT
SOLIDELes molécules sont
en contact .
Possède une forme
propre.
Les molécules sont
liées et immobiles .
Le solide se transformeen liquide.
Est incompressible.ÉTAT
LIQUIDELes molécules sont
en contact .
Coule et prend
la forme du récipient.
Les molécules sont
peu liées et mobiles .
Le liquide se transforme en gaz.
Est compressible.ÉTAT
GAZEUXLes molécules sont
très espacées .
Occupe tout l’espace
qui lui est offert.
Les molécules sont
très agitées .
Remarque : Plus la température diminue et moins les molécules sont agitées. Il y a alors une libération d’énergie thermique.
Apport
d’énergie thermique
Plus la température augm
ente, plus les molécules sont
agitées
Les molécules commencent à
glisser les unes sur les autres .
Les molécules ne restent plus
en contact .
Organisation et transformations de la matière© Éd
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6 La composition simplifiée de l’air
Molécule de dioxygène
Molécule de diazoter
r
b
b b
bb
bb
b
Air
ACTIVITÉSHUMAINES
Gaz à effet de serrePolluants de l’air
Dioxyde
de carboneDioxyde
de soufreProtoxyde
d’azote
Dioxyde
d’azote
Méthane
Halocarbures
Particules
fines
› L’air est composé de 20 % (ou 1
5) de dioxygène et de 80 %
(ou 4
5) de diazote .
› Certaines activités humaines modifi ent dangereusement la composition de l’air.
Elles rejettent dans l’atmosphère des gaz à effet de serre
et des polluants . Ces rejets ont des conséquences sur la santé
ou sur l’environnement .
Je mémorise
Je mémorise
7 La pollution de l’air
Organisation et transformations de la matière© Éd
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021
8 L’effet de serre
VidéoQu’est-ce que l’effet de serre ?
hatier-clic.fr/21fpc408
Le phénomène d’effet de serre
L’amplification de l’effet de serre
31
2
= 15 °C
= ?? °C
1 Le rayonnement solaire parvient sur la Terre.
2 Une partie du rayonnement solaire est renvoyée
vers l’espace alors que l’autre partie traverse
l’atmosphère et réchauffe la Terre.
3 La Terre libère de la chaleur. Une partie est
retenue par les gaz à effet de serre, une autre
partie est évacuée vers l’espace.
› L’effet de serre est un phénomène naturel . Il permet de maintenir
à la surface de la Terre une température moyenne d’environ 15 °C.
› La quantité de gaz à effet
de serre , rejetée par les activités
humaines, augmente.
L’effet de serre est alors amplifi é.
Cela entraîne une augmentation de
la température , qui accroît
le phénomène de réchauffement
climatique .
Je mémorise
Je mémorise
Note pour l’enseignant : l’élève pourra dessiner des fl èches de différentes épaisseurs pour montrer l’amplifi cation de l’effet de serre.
Organisation et transformations de la matière© Éd
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9 L’empreinte carbone
VidéosL’empreinte carbone c’est quoi ?
hatier-clic.fr/21fpc409
L’empreinte carbone d’une personne ou d’une activité est la masse de dioxyde de carbone
associée à la consommation d’énergie et/ou de matières premières .
Pour calculer l’empreinte carbone d’un appareil, on tient compte de toutes les étapes
de son cycle de vie ( fabrication , transport , fonctionnement ,
recyclage ).
Chacun peut agir ! Comment peut-on réduire son empreinte carbone ?
DOC. 1 S’alimenter
DOC. 2 Se déplacer DOC. 3 Cliquer, c’est polluer !
La production des aliments entraîne des émissions de dioxyde de carbone variables.
Les modes de transport ne sont pas équivalents en terme d’émission de dioxyde de carbone.
Conserves500 à 750 g
Viandesrouges⩾ 950 g
Chocolat,poulet
350 à 450 g
Poissons,beurre
750 à 950 g
Farines, pâtes,œufs130 à 250 g
Légumes,fruits⩽ 130 g
Émission de dioxyde de carbone pour 100 g d’aliments (moyenne).
Émission de dioxyde de carbone (en g) par passager et par km parcouru (moyenne).
Bus Métro/RER Voiture Trottinetteélectrique
150
50
100
0
Masse de CO2 (en g)
Émission de dioxydede carbone (moyenne)
Un couriel avecune photo jointe
1 h de streaming
L’usage quotidiendes réseaux sociaux
Un nouveausmartphone
450 g
360 kg
50 g
280 g
Pour réduire mon empreinte carbone, je peux :
• Faire de temps en temps un repas végétarien.
• Venir au collège en bus plutôt qu’en voiture.
• Limiter l’utilisation de mon smartphone et de ma tablette à ce qui est indispensable,
éviter de trop utiliser les réseaux sociaux.
• Éviter de changer trop souvent de smartphone.
Organisation et transformations de la matière© Éd
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10 Mélange et transformations de la matière
Transformation
physiqueMélange
Transformation
chimique
+ +
Réactif A Réactif B
Produit C
› Au cours d’un mélange ou d’une transformation physique ,
les corps restent les mêmes : les molécules se conservent .
› Au cours d’une transformation chimique , des corps appelés
réactifs sont consommés et de nouveaux corps appelés
produits se forment : les molécules ne se conservent pas .
Je mémorise
Organisation et transformations de la matière© Éd
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021
11 Masse, mélange et transformations de la matière
Transformation
physique
Fusion de la glace
Mélange
Dissolution du sucre dans l’eau
Transformation
chimique
Réaction entre la craie et le vinaigre
meau solide = 219,8 g
mréactifs = 296,3 g mproduits = 296,3 g
mmélange = 89,7 gmconstituants séparés = 5,7 g + 84 g = 89,7 g
meau liquide = 219,8 g
› La masse se conserve lors des transformations
de la matière et lors des mélanges .
Je mémorise
Organisation et transformations de la matière© Éd
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12 Le modèle moléculaire
Les atomes
Les molécules
À imprimerTableau périodique des éléments
hatier-clic.fr/21fpc412
Atome Hydrogène Oxygène Azote Carbone
Représentation
Symbole chimique H O N C
Blanc BleuRouge Noir
› Un atome est modélisé par une sphère colorée .
› À chaque atome est associé un symbole chimique répertorié
dans le tableau périodique des éléments .
› Une molécule est constituée
d’au moins deux
atomes liés entre eux.
Je mémorise
Je mémorise
H2Od’oxygène
d’hydrogène
2 atomes
1 atome
Nom de la molécule : Eau
L’indice 1 ne s’écrit pas.
Nom Représentation Formule chimique Composition chimique
Dioxygène O2 2 atomes d’oxygène
Diazote N2 2 atomes d’azote
Dihydrogène H2 2 atomes d’hydrogène
Dioxyde de carbone CO2
1 atome de carbone
2 atomes d’oxygène
Protoxyde d’azote N2O
2 atomes d’azote
1 atome d’oxygène
Méthane CH4
1 atome de carbone
4 atomes d’hydrogène
Rouge
Rouge
Rouge Rouge
Rouge
Noir
Noir
Bleu
Bleu
Bleu
Bleu
Blanc
Blanc
Blanc
Blanc
Blanc
Blanc
Note pour l’enseignant : l’élève pourra colorier les différentes représentations des atomes et des molécules.
Organisation et transformations de la matière© Éd
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021
13 Les équations de réactionPour l’enseignant : il est ici possible d’évoquer la corrélation entre combustion et émission de gaz à effet de serre.
La combustion du carbone
La combustion du méthane
Bilan Carbone + Dioxygène Dioxyde de carbone
Modélisation moléculaire
Réactifs Produit
+
+
Comptagedes atomes
Carbone : 1 atome Carbone : 1 atome
Oxygène : 2 atomes Oxygène : 2 atomes
Équationde réaction C + O2 CO2
InterprétationUn atome de carbone réagit avec une molécule de dioxygène
pour former une molécule de dioxyde de carbone .
Bilan Méthane + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau
Modélisation moléculaire
Réactifs Produits
+ +
+ +
+ +
+ +
Comptage des atomes
Carbone : 1 atome Carbone : 1 atome
Oxygène : 4 atomes Oxygène : 4 atomes
Hydrogène : 4 atomes Hydrogène : 4 atomes
Équation de réaction CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O
Interprétation
Une molécule de méthane réagit avec deux molécules de dioxygène
pour former une molécule de dioxyde de carbone
et deux molécules d’eau .
› Au cours d’une transformation chimique, les atomes se réarrangent
et se conservent .
› La conservation des atomes explique que la masse se conserve
lors d’une transformation chimique.
Je mémorise
Mouvement et interactions© Éd
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021
Soleil-Terre-LuneLe système solaire
Mouvement et vitesse
Trajectoires
Le système solaire est principalement constitué
d’une étoile , le Soleil,
et de huit planètes.
Soleil
TerreTerre
Terre
Lune
Lune
Soleil
Wagon d’un grand huit. Un train sur ses rails.
La trajectoire
de l’objet est un
cercle :
son mouvement est
circulaire .
La trajectoire
de l’objet est une
ligne droite :
son mouvement est
rectiligne .
La vitesse ne change pas : le mouvement est uniforme .
La vitesse
augmente :
le mouvement
est accéléré .
Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !14
La vitesse diminue : le mouvement
est ralenti .
Mouvement et interactions© Éd
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021
15 Modéliser la vitesseM
ouve
men
t de
la b
alle
lors
d’u
n se
rvic
e au
tenn
is
Dire
ctio
nve
rtic
ale
vert
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rizo
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e
Sens
ve
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roit
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Vale
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Pour
le p
rofe
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men
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étap
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la v
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me
cons
tant
e.
› La
vite
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ent.
›La
long
ueur
du
segm
ent fl
éch
é dé
pend
de
la v
aleu
r de
la v
ites
se .
Je m
émor
ise
12
3
Mouvement et interactions© Éd
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021
16 Calculer et représenter la vitesse
Détermination de la distance et de la durée
Calcul de la valeur de la vitesse
Représentation de la vitesse
1,5 m 1,5 m 1,5 m
1,5 m 1,5 m 1,5 m
Pour déterminer la vitesse à partir d’une chronophotographie, on calcule sa valeur en utilisant la distance et la durée séparant deux positions successives. On la représente ensuite en utilisant l’échelle donnée.
Deux grandeurs sont proportionnelles si les valeurs de l’une s’obtiennent en multipliant toujours par un même nombre les valeurs de l’autre : ce nombre est le coeffi cient de proportionnalité.
v = d
t =
1,5 m
0,05 s = 30 m/s
Entre deux positions successives,
la balle parcourt la distance d = 1,5 m
pendant une durée t = 0,05 s .
On détermine la longueur du segment fl éché modélisant la vitesse en utilisant l’échelle donnée ; c’est une situation de proportionnalité.
Longueur sur le papier(en cm)
1 1,5
Valeur de la vitesse(en m/s)
20 30
La vitesse de la balle se représente par un segment fl éché de longueur
1,5 cm .
La durée séparant deux positions successives est 0,05 s.
Échelle pour représenter la vitesse : 1 cm sur le papier correspond à 20 m/s.
x 20
Mouvement et interactions© Éd
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021
Situation Diagramme objet-interaction
17 Diagrammes objet-interaction
› Un diagramme objet-interaction permet de représenter les interactions qui existent entre
l’objet étudié et d’autres objets :
• les objets sont représentés par des ovales ,
• une interaction de contact est représentée par une double fl èche pleine,
• une interaction à distance est représentée par une double fl èche en pointillés.
Je mémorise
Lune Terre
TerreÉlastique
Personne qui saute à l’élastique
Objet étudié : la Lune.
Objet étudié : la personne .
Mouvement et interactions© Éd
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021
18 Mesurer et représenter une force
Mesure de la valeur de la force exercée par un objet sur un dynamomètre
Représentation de la force Fchariot/dynamomètre
Dynamomètre pour
mesurer la valeur de la force
Direction
de la force
Fchariot/dynamomètre = 1,30 N
› La valeur d’une force se mesure avec un dynamomètre et s’exprime
en newton (N) .
› Une force est représentée par un segment fléché qui indique sa direction et
son sens . La longueur du segment est proportionnelle à la valeur de la force.
Je mémorise
Directionde la force
Point représentantle dynamomètre
chariot/dynamomètreF
Échelle pour représenter la force : 1 cm sur le papier correspond à 0,5 N
Utiliser une échelle est une situation de proportionnalité.
Longueur du segment fl éché(en cm)
1 2,6
Valeur de la force (en N) 0,5 1,3
La longueur du segment fl éché s’obtient en multipliant la valeur de la force par le coeffi cient de proportionnalité, ici 2 .
x 2
Sens de la force
© Éd
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021
L’énergie, ses transferts et ses conversions
L’énergie peut se convertir
(en changeant de forme(s)) ou
être transférée (sans changer de forme).
Dans un diagramme énergétique :
– un ovale représente un convertisseur d’énergie ;
– une fl èche représente une forme d’énergie
et indique le sens du transfert .
Énergieélectrique
Énergielumineuse
Énergiethermique
Lampe
Lampe Pile Générateur Moteur Interrupteur ouvert
Interrupteur fermé Diode DEL
–+G
–+M
Dipôles en série en dérivation
Dipôles en série en dérivation
– +
– +
Schéma du montage et sens du courant
Schéma du montage et sens du courant
Le circuit forme
une seule
boucle .
Le circuit comporte
plusieurs
boucles.
Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !
Diagramme de conversion d’énergie
Dipôles en série ou en dérivation
Symboles des différents dipôles
19
Vidéo d’expérienceRéaliser un montage électrique à partir d’un schémahatier-clic.fr/21fpc419
+
+
−
−
L’énergie, ses transferts et ses conversions© Éd
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021
20
21
Mesurer la tension électrique
Mesurer l’intensité du courant
Montage électrique Schéma du montage
–
+G
COM
V
V
Montage électrique Schéma du montage
–
+G
COM
10 A
A
› La tension aux bornes d’un dipôle, notée Udipôle , s’exprime en volt ( V )
et se mesure à l’aide d’un voltmètre , branché en dérivation
aux bornes du dipôle.
› L’intensité du courant, notée I , s’exprime en ampère ( A )
et se mesure avec un ampèremètre , branché en série
dans le circuit.
Je mémorise
Je mémorise
L’énergie, ses transferts et ses conversions© Éd
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021
22 Loi des tensions
Vidéo d’expérienceMesure des tensions aux bornes de dipôles associés en série
hatier-clic.fr/21fpc422
Montage électrique Schéma du montage
COM V
COM V COM V
V
V1V2
+–G
L1L2
Mesure des tensions aux bornes de dipôles associés en série. UG = U1 + U2
› Sur une boucle, la tension aux bornes du générateur se répartit
entre les récepteurs .
Je mémorise
L2 L1
Mesure des tensions dans un circuit comportant deux boucles.
Lucas affi rme que la loi des tensions est valable dans un circuit comportant plusieurs boucles.A-t-il raison ?
Le générateur appartient à deux boucles
On a : UG = U1 et UG = U2
La loi est vérifiée sur chaque boucle.
Lucas a raison.
L2L1
U1 = 3,91 V
U2 = 2,21 V
UG = 6,12 V
Exercer son ESPRIT CRITIQUE
L2L1
–
+G
L’énergie, ses transferts et ses conversions© Éd
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021
23 Lois des intensités
Montage électrique Schéma du montage
G
A2COM 10 A
COM
10 A
A1
10 A
A3
+–
L1L2
COM
2I
1I3I
Mesure des intensités en trois points d’un circuit en série. I1 = I2 = I3
Montage électrique Schéma du montage
COM 10 A
L2
A
COM
10 A
A2
L1
COM
10 A
A1+
–G
1I
GI
2I
Mesure des intensités dans chaque branche d’un circuit avec dérivation. IG = I1 + I2
Dans un circuit avec dérivation
Dans un circuit en série
› L’intensité du courant délivré par le générateur est identique en tout
point d’un circuit en série.
› L’intensité du courant délivré par le générateur se répartit entre
les branches d’un circuit avec dérivation.
Je mémorise
Je mémorise
I3 = 0,1 A
I2 = 0,1 A
I1 = 0,1 A
I1 = 0,11 A
IG = 0,41 A
I2 = 0,3 A
L2
L2
L1
L1
Vidéo d’expérienceMesure des intensités en trois points du circuit en série
hatier-clic.fr/21fpc423a
VidéoMesure des intensités dans un circuit avec dérivation
hatier-clic.fr/21fpc423b
L’énergie, ses transferts et ses conversions© Éd
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s Ha
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021
24 La résistance électrique
Mesure d’une résistance
Rôle d’une résistance
L’effet Joule
Montage électrique Schéma du montage
Ω COMΩOhmmètre
Résistance
› La résistance
électrique R
s’exprime en
ohm
( Ω ), et se
mesure avec
un ohmmètre .
› Lorsqu’on ajoute une résistance en série
dans un circuit, l’intensité du courant
diminue .
› Une résistance convertit l’énergie
électrique en énergie
thermique .
C’est l’effet Joule .
Je mémorise
Je mémorise
Je mémorise
L
A
I1L
A
I2
G G
COM10 A
+
–
+
–
COM10 A
Énergie Énergieélectrique thermique
Résistance
I1 < I2 I1 = I2 I1 > I2
Résistance Eau
L’énergie, ses transferts et ses conversions© Éd
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25 La loi d’Ohm
Montage électrique et schéma
Tableau de mesures
Construction du graphique
U (en V) 0 3,1 4,5 6 7,5
I (en A) 0 0,14 0,20 0,27 0,34
UI
(arrondi au dizième) 22,1 22,5 22,2 22,1
U(en V)
I (en A)0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
Titre : Tracé de la caractéristique de la résistance
› La tension U aux bornes d’une
résistance est proportionnelle
à l’intensité I du courant qui la
traverse.U = R × I
Je mémorise
Les valeurs de U s’obtiennent en
multipliant les valeurs de I par un même
nombre, appelé coefficient de
proportionnalité. Celui-ci est égal à R
(aux erreurs expérimentales près) avec
R = U
I .
COM
10 A
COM
V
– +G
V
A
Voltmètre
AmpèremètreRésistance
R = 22 Ω
Vidéo d’expérienceLa loi d’Ohm
hatier-clic.fr/21fpc425
Schéma du montage
© Éd
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Des signaux pour observer et communiquer
Sour
ce d
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miè
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Émetteur Récepteur
20 Hz0 Hz 20 000 Hz
Songrave
FRÉQUENCE (en hertz)
Sonaigu
Inaudible Audible Inaudible
Infrasons Ultrasons
La lampe est une source primaire .
Le livre est un objet diffusant .
Le son est une vibration
qui se propage dans un
milieu matériel .
Air Eau Vide
Le son :
se propage.
ne se propage pas.
Le son :
se propage.
ne se propage pas.
Le son :
se propage.
ne se propage pas.
Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !La propagation de la lumière
La propagation du son dans différents milieux
Sources de lumière
Les fréquences sonores
26
Des signaux pour observer et communiquer© Éd
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27 Les signaux lumineux pour mesurer des distances
› La vitesse de la lumière dans le vide est 300 000 km/s .
› Les signaux lumineux peuvent être utilisés pour déterminer des
distances en utilisant la formule : d = v × t .
Je mémorise
Je repère les informations utiles
Le signal lumineux effectue un aller-retour
La durée du trajet aller-retour est égale
à 2,56 s.
Je fais un croquis de la situation
Je note ce que je connais
• La vitesse de la lumière dans le vide
est 300 000 km/s .
• Distance, vitesse et durée sont liées par
la formule : d = v × t
Je calcule la distance Terre-Lune dJe détermine la durée nécessaire au signal lumineux pour parcourir la distance Terre-Lune :
t = 2,562
= 1,28 s
Je calcule d :
d = v × t = 300 000 × 1,28 = 384 000 km
La distance Terre-Lune est : 384 000 km .
On utilise l’égalité des produits en croix pour exprimer d :
v
1 =
d
td × 1 = v × t
on a : d = v × t
Terre
Signal lumineuxémis
Signal lumineuxréfléchi
Lune
d
DOC. 2 Tir laser en direction de la Lune
DOC. 1 Détermination de la distance Terre-Lune
L’une des missions de l’Observatoire de la Côte d’Azur est de déterminer la distance d qui sépare la Terre de la Lune. Pour cela, un puissant laser émet un signal lumineux vers la Lune. Le signal lumineux est ensuite réfl échi par un miroir déposé sur la surface lunaire, et renvoyé vers l’Observatoire. Le signal lumineux effectue l’aller et le retour en 2,56 s.
À quelle distance d se situe la Lune de la Terre ?
Des signaux pour observer et communiquer© Éd
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28 La vitesse du son dans l’air
› Dans l’air, le son se propage à 340 m/s environ.
› Cette valeur dépend du milieu de propagation .
Je mémorise
Je calcule la vitesse du son dans l’air
v = d
t =
1 m
0,0029 s≈ 345 m/s
Pour convertir l’unité de grandeur composée, il faut convertir chaque « sous-unité » de la grandeur composée :
v = 340 m/s = 340 m
1 s =
340 m1
60min
= 340 m
1
3600h
= 0,340 km
1
3600h
Diviser par une fraction revient à multiplier par son inverse,
donc : v = 0,340 × 36001
= 0,340 × 3600 = 1 224 km/h
Microphone 1
Microphone 2
Chronomètre
1 m
On peut déterminer la vitesse du son à l’aide de deux microphones et d’un chronomètre.
Je décris l’expérience
Le chronomètre mesure la durée nécessaire au son (produit par
le claquement des tiges) pour parcourir la distance séparant
les deux microphones.
Le son met t = 0,0029 s pour
parcourir cette distance
La distance parcourue par le son est d = 1 m
Vidéo d’expérienceDétermination de la vitesse du son dans l’air
hatier-clic.fr/21fpc428
Des signaux pour observer et communiquer© Éd
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› Les signaux sonores
peuvent être utilisés pour déterminer
des distances
en utilisant la formule : d = v × t .
Je mémorise
29 Les signaux sonores pour mesurer des distances
Le sonar émet un signal ultrasonore qui se propage jusqu’à un obstacle. Ce signal est ensuite réfl échi par l’obstacle et revient jusqu’au sonar : c’est le phénomène d’écho. Le sonar mesure alors la durée de propagation du signal sonore entre son émission et sa réception.
La vitesse du son dépend du milieu de propagation.
Milieu Vitesse du son (en m/s)
Vide -
Air 340
Eau 1 500
Verre 5 300
DOC. 1 Le sonar DOC. 2 Vitesse du son
Signalultrasonore
En mer, les pêcheurs utilisent un sonar afi n de localiser les bancs de poissons. Au cours d’une pêche, le temps qui sépare l’émission et la réception du signal est 0,06 s.À quelle profondeur d se situe le banc de poissons ?
Je repère les informations utiles
Le signal sonore effectue un aller-retour.
La vitesse du son dans l’eau est 1 500 m/s.
La durée du trajet aller-retour est
égale à 0,06 s.
Je calcule la profondeur d à laquelle se situe le banc de poissons
Je détermine la durée nécessaire au signal
sonore pour parcourir la distance d séparant
le sonar du banc de poissons :
t = 0,062
= 0,03 s
Je calcule la distance :
d = v × t = 1 500 × 0,03 = 45 m
Le banc de poissons est situé à une
profondeur de 45 m.
Je note ce que je connais
Distance, vitesse et durée sont liées par la formule : d = v × t
Pour calculer la distance d, on résout une situation de proportionnalité
Durée de propagation (en s) 1 0,03
Distance (en m) 1 500 ?
? = 0,03 × 1 500 = 45 m
Je fais un croquis de la situation
Poissons
Signalémis
Signalréfléchi
d
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TABLE DES ILLUSTRATIONS
Fiche1 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier2-hg ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier2-hd ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier2-b ph © Jean Riby / Archives Hatier4-h ph © Caroline Power4-m ph © Frédéric Hanoteau5 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier6 ph © Jean Riby / Archives Hatier9-h ph © beermedia - stock.adobe.com9-mg ph © scubaluna / iStock /
Getty Images Plus9-md ph © Proxima Studio - stock.adobe.com9-bg ph © martialred - stock.adobe.com9-bd ph © Scanrail - stock.adobe.com11 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier14-h ph © Nasa / JPL / Novapix / Leemage14-b ph © Enzojz / istock Editorail /
Getty Images Plus
Fiche17 ph © janez volmajer - stock.adobe.com18 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier19 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier20 ph © Frédéric Hanoteau21 ph © Frédéric Hanoteau22 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier23 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier24 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier25 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier26-g ph © Prostock-studio - stock.adobe.com26-m ph © Flicketti - stock.adobe.com26-d ph © Jonhson Space Center / Nasa27 ph © Franck Chaput / Hemis.fr28 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier
Pictogramme « Esprit critique » ph © 3Dmask - stock.adobe.com
Les auteurs et les éditions Hatier remercient la société Jeulin, représentée par Mme Séverine Chanu, et la société Pierron, représentée par M. Nicolas Sauveget, qui nous ont aimablement
fourni le matériel photographié.
Édition : Pascale Jacquet, Laura VitouxCréation maquette et mise en pages : Anne-Danielle Naname, Laure GrosSchémas et infographies : Domino, Olivier Aubert (dont cartes mentales)Iconographie : Hatier Illustration
FlashFlashFlashcardscardsMatière Matière
a. Quelle formule permet de calculer la masse volumique ?
b. La masse volumique de l’eau est 1 g/cm3
et celle d’une matière plastique est 0,95 g/cm3.Cette matière plastique otte-t-elle sur l’eau ?
a. Quels sont les états physiques incompressibles ?b. Que provoque un apport d’énergie thermique
au niveau du comportement des molécules ?c. Dans quel état physique les molécules
ne sont-elles pas en contact ?
>Fiches 2 et 4 >Fiche 5Matière Matière
Quelle est la composition simpli ée de l’air ?
a. Pourquoi l’effet de serre est-il indispensable à la vie sur Terre ?
b. Citer une conséquence de l’augmentation de la quantité des gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
>Fiche 6 >Fiche 8Matière Matière
Dé nir l’empreinte carbone d’un objet.
a. Citer une transformation de la matière au cours de laquelle les molécules se conservent.
b. Comment appelle-t-on les corps consommés lors d’une transformation chimique ? les corps qui se forment ?
c. La masse varie-t-elle au cours des transformations de la matière ?
>Fiche 9 >Fiches 10 et 11Matière Matière
a. Quels sont les symboles chimiques des atomes d’hydrogène, de carbone, d’oxygène et d’azote ? Comment sont-ils modélisés ?
b. De quoi est constituée une molécule ? Comment peut-on connaître sa composition ?
a. Comment expliquer l’apparition de nouveaux corps au cours d’une transformation chimique ?
b. Que doit respecter une équation de réaction pour être ajustée ?
>Fiche 12 >Fiche 13Mouvement Mouvement
a. Comment représente-t-on la vitesse ?b. Quelles sont les caractéristiques de la vitesse ?
a. Que permet d’étudier un diagramme objet-interaction ?
b. Comment y représente-t-on les objets ? les différentes interactions ?
>Fiches 15 et 16 >Fiche 17
Cartes à découper
› Je réponds à chaque question puis je vérifi e aussitôt ma réponse en retournant la carte.
› Je recommence si je fais des erreurs. › Je répète l’exercice plusieurs fois dans l’année.
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Flashcards interactiveshatier-clic.fr/21fpc4ra
a. Les états liquide et solide sont incompressibles.b. Une augmentation de l’agitation des molécules.c. À l’état gazeux.
a. La masse volumique ρ est reliée à la masse met au volume V par la relation :
ρ = mV
b. Elle otte car sa masse volumique est inférieure à celle de l’eau.
a. L’effet de serre permet de maintenir une température moyenne sur Terre de 15 °C.
b. L’ampli cation de l’effet de serre, qui est à l’origine du réchauffement climatique.
80 % (4/5) de diazote et 20 % (1/5) de dioxygène.
a. Les transformations physiques (changements d’état) par exemple.
b. Les réactifs. Les produits.c. Non, la masse se conserve.
C’est la masse de dioxyde de carbone produit lors de toutes les étapes du cycle de vie de l’objet.
a. Lors d’une transformation chimique, les atomes présents dans les réactifs se réarrangent pour former de nouvelles molécules : les produits.
b. La conservation des atomes.
a. Hydrogène : H Carbone : C Oxygène : O Azote : N
b. Une molécule est constituée d’au moins deux atomes liés entre eux. Sa formule chimique renseigne sur les atomes qui la composent.
a. Il permet de représenter les interactions entre l’objet étudié et les autres objets.
b. Les objets sont représentés par des formes ovales, les interactions par des doubles èches : en trait plein pour les interactions de contact, en pointillés pour les interactions à distance.
a. Par un segment éché.b. Sa direction, son sens et sa valeur.
FlashFlashFlashcardscards
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021
SPÉC
IAL
ENSE
IGNANTS
Pourquoi ces fiches ? Notre objectif : aider les élèves
Nous avons réuni dans ces fi ches l’essentiel du programme de 4e, en nous inspirant des documents photocopiés que nous distribuons régulièrement à nos élèves. Chaque enseignant pourra utiliser ces fi ches selon ses pratiques et ses envies.
Des fiches à coller dans le cahier, pour de belles traces écritesCes fi ches sont facilement détachables et sont imprimées en recto simple pour pouvoir être collées dans le cahier. Ainsi, tous les élèves, y compris ceux en diffi cultés ou à besoins éducatifs particuliers, disposeront d’une trace écrite bien présentée, avec de belles illustrations en couleur. En complétant les différents types de documents proposés, les élèves pourront mieux s’approprierles notions et méthodes du programme.Nous avons choisi un format pratique, plus petit qu’un A4, pour que les élèves puissent facilement coller les fi ches dans leur cahier ou les glisser dans le protège-cahier.
Des contenus variés pour des pratiques variées !Ces fi ches peuvent être utilisées comme bilan d’activité, pour la phase d’institutionnalisation.Très synthétiques et s’appuyant le plus souvent sur un exemple concret, elles constituent une trace écrite « idéale ». Accompagnés par l’enseignant·e, les élèves pourront compléter leurs bilans en se concentrant sur l’essentiel à retenir.Les bilans sont de natures di érentes : certains mettent l’accent sur les défi nitions et représentations à connaître, d’autres sur une démarcheou une méthode. Mais ils s’attachent toujours à présenter de manière simple ce que l’élève doit maîtriser.Pour compléter ces bilans, nous avons parfois proposé des applications concrètes, notamment pour développer l’esprit critique et encourager les élèves à aiguiser leur réfl exion.Pour répondre aux nouveautés du programme 2020, certaines fi ches sont plus étoffées : elles contiennent des documents sur lesquels vous pourrez faire travailler vos élèves. Elles sont le plus souvent pensées comme des tâches complexes avec une aide méthodologique à la résolution.
En complément de ces fi ches, vous trouverez :– des révisions et des cartes mentales pour chaque thème ;– des fl ashcards, pour travailler la mémorisation, idéales pour une évaluation formative.
Des pictos indiquent des liens vers des prolongements numériquesprolongements numériques.Les vidéos d’expériencevidéos d’expériencepermettront à l’élève de visualiser l’expérience à la maison.
FlashcardsFlashcardsPour se constituer un jeu papier, les élèves pourront découper les versions imprimées sur les rabats.Ces flashcards sont également accessibles en version numérique interactive, adaptée aux tablettes et smartphones.
Dans la version qui lui est réservée, l’élève trouvera ici un mode d’emploi des fi ches !
Vidéo d’expérienceDétermination de la vitesse du son
hatier-clic.fr/21fpc428
Développer ses richesses, ses industries, créer des emplois,
lutter contre le chômage, etc.
Réduire les inégalités entre les individus afi n que tous les habitants de la Terre puissent se loger dignement, s’alimenter, avoir accès à la santé, à l’éducation, etc.
Économiser les ressources naturellesafi n de les préserver sur le long terme, lutter contre la pollution de l’air, de l’eau, préserver la faune et la fl ore, etc.
Le développement permet à chacun de pouvoir vivre (se loger, s’alimenter, etc.) décemment et sainement (respirer un air sain, boire de l’eau potable, etc.).
Le développement contribue à la lutte contre les inégalitésentre les individus.
Le développement répond aux besoins de tous sans compromettre les besoins des générations futures.
ÉCONOMIQUE
ÉCOLOGIQUEDURABLE
Équitable
Vivable
Viable
SOCIAL
Qu’est-ce que le développement durable ?
Toi aussi, tu peux agir, au collège et à la maison !
Nous n’héritons pas de la Terre de nos ancêtres,nous l’empruntons à nos enfants.
À partir des années 1950, les pays développés commencent à prendre conscience de la nécessité de concilier développement économique (création de richesse, d’emplois, etc.) et prise en compte des besoins des générations futures.Cela ne peut se faire qu’en mettant tous les habitants de la Terre au centre d’un développement dit durable qui tienne compte à la fois du développement économique, des contraintes sociales et de la préservation de notre environnement.
Se développer durablement, pour une nation, c’est donc produire des richesses pour le bien-être de tous, en cherchant à réduire les inégalités dans le monde, tout en respectant et préservant l’environnement.
Un diagramme pour mieux comprendre
Ainsi le développement durable se doit d’être un développement économique, écologique et social.
Un défi à releverpour chacun d’entre nous !
À imprimerLe guide de l’éco-délégué
hatier-clic.fr/21fpc4p3
La physique-chimie peut t’aider à mieux comprendre comment les activités humaines ont un impact sur l’environnement :• élévation du niveau des océans ;• pollution des océans ;• pollution de l’air ;• effet de serre ;• empreinte carbone.
FlashFlashFlashcardscardsMouvement Énergie
a. Quel appareil utilise-t-on pour mesurer la valeur d’une force ?
b. Quel est le nom de l’unité de mesure d’une force ? Quel est son symbole ?
c. Comment représente-t-on une force ?
a. Quel est le nom de l’unité de tension électrique ? Quel est son symbole ?
b. Avec quel appareil mesure-t-on la tension entre les bornes d’un dipôle ? Comment cet appareil doit-il être branché ?
>Fiche 18 >Fiche 20Énergie Énergie
a. Quelle grandeur est mesurée avec un ampèremètre ? En quelle unité s’exprime-t-elle ? Donner son symbole.
b. Comment se branche un ampèremètre ?
Un générateur et deux lampes (L1 et L2) sont associés en série. Quelle relation existe-t-il entre Ugénérateur, UL1 et UL2 ?
>Fiche 21 >Fiche 22Énergie ÉnergieQuelle relation lie les différentes intensités dans le montage A ? dans le montage B ? a. Nommer l’unité de mesure de la résistance
et rappeler son symbole.b. Quel appareil permet de mesurer la valeur
d’une résistance ?c. Quel est l’effet d’une résistance placée
en série dans un circuit ?
>Fiche 23 >Fiche 24Énergie Signaux
Énoncer la loi d’Ohm.
a. Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ?b. Connaissant la vitesse v et la durée t
de propagation d’un signal, comment peut-on calculer une distance d ?
>Fiche 25 >Fiche 27Signaux Signaux
a. Quelle formule permet de calculer la vitesse d’un signal ayant parcouru une distance d en une durée t ?
b. Quelle est la vitesse du son dans l’air ?
La durée séparant l’émission et la réception d’un signal sonore par un sonar est 0,08 s.Quelle est la durée à prendre en compte pour calculer la profondeur à laquelle se trouve l’obstacle rencontré par le signal sonore ?
>Fiche 28 >Fiche 29
Cartes à découper
+–G
L1L2I2I3
I1+–
G
L2
L1
I6
I4
I5
› Je réponds à chaque question puis je vérifi e aussitôt ma réponse en retournant la carte.
› Je recommence si je fais des erreurs. › Je répète l’exercice plusieurs fois dans l’année.
AB
© Éd
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tier 2
021
Flashcards interactiveshatier-clic.fr/21fpc4ra
FlashFlashFlashcardscards
a. Le volt, de symbole V.b. On mesure la tension avec un voltmètre, branché
en dérivation aux bornes du dipôle.
a. Un dynamomètre.b. Le newton, de symbole N.c. Par un segment éché.
Ugénérateur = UL1 + UL2
a. L’intensité du courant électrique. Elle s’exprime en ampère, de symbole A.
b. En série dans le circuit.
a. L’ohm, de symbole Ω.b. L’ohmmètre.c. Une résistance permet de diminuer l’intensité
du courant.
Montage A : I1 = I2 = I3
Montage B : I4 = I5 + I6
a. 300 000 km/sb . On applique la formule d = v × t.
La tension U entre les bornes d’une résistance Rest proportionnelle à l’intensité I du courant qui la traverse.
U = R × I
Il faut diviser la durée de propagation par 2 car le signal fait l’aller-retour, soit 0,08 ÷ 2 = 0,04 s.
a. v = dt
b. 340 m/s
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