L’EAU POTABLE – LA DÉFORESTATION – L’ÉNERGIE – LES CHANGEMENTS CLIMATIQUESLA PRODUCTION ALIMENTAIRE - LES MATIÈRES RÉSIDUELLES

UNIVERS MATÉRIELChapitre 5 : L’électricité et le magnétisme

PARTIE A

1. Qu’est-ce que l’électricité?1.1 Les charges électriques1.2 Les conducteurs et les isolants1.3 Les champs électriques

2. L’électricité statique2.1 L’électrisation de la matière2.2 La loi de Coulomb

3. L’électricité dynamique3.1 Le courant électrique3.2 La puissance électrique3.3 Les circuits électriques3.4 Les lois de Kirchhoff

PARTIE B

4. Qu’est-ce que le magnétisme?4.1 Les aimants4.2 Les champs magnétiques4.3 La magnétisation de la matière

5. L’électromagnétisme?5.1 La magnétisation par l’électricité5.2 L’électrisation par le magnétisme (ATS)

Verdict - Devoirs- Diagnostic- Mini test – 2 Examens

1

1. Qu’est-ce que l’électricité? (PAGE 140)

Donne une liste de quelques phénomènes naturels de nature électrique : La transmission de l’influx nerveux dans les cellules La foudre Les réactions chimiques entre les atomes

Donne des exemples d’applications technologiques de l’électricité :

La télévision L’ordinateur

Un peu d’histoire!

Qui a découvert pour la première fois les phénomènes électrique ?

Le philosophe grec Thalès de Milet (vers 625 – vers 546 av notre ère).

Qu’est-ce qu’on a observé à ce moment-là?

On a remarqué que lorsqu’on frotte un morceau d’ambre jaune avec de la laine, il devient capable d’attirer de petits objets, comme des morceaux de paille. Cette propriété de l’ambre fut nommée l’ « effet électrique ».

Au 16e siècle, qu’est-ce que William Gilbert a observé?

Il observa que d’autres substances, comme le verre, la résine et le soufre, avaient des propriétés semblables à celle de l’ambre jaune.

Que remarque-t-on lorsque deux objets sont électrisés? Les objets électrisés peuvent s’attirer Les objets électrisés peuvent se repousser

Cette faculté d’attirer ou de repousser dépendait de la nature de la matière qui les constituait.

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Quelle est la contribution de Benjamin Franklin?

Il établit que tous les matériaux se comportant comme le verre frotté était chargé d’électricité positive et tous les matériaux se comportant comme du plastique frotté étaient chargés d’électricité négative.

Selon Franklin il existait des charges positives et négatives dans la matière. De plus, ces charges pouvaient se transférer d’un objet à l’autre.

Qu’est-ce que l’électricité?

L’électricité est l’ensemble des phénomènes provoqués par les charges positives et négatives.

1.1 Les charges électriques

D’où viennent les charges qui causent les phénomènes électriques?

Des atomes

a) Quelle est la charge des protons? ________________________________________b) Quelle est la charge des électrons?_______________________________________c) Où se trouvent les protons dans l’atome? _________________________________d) Où se trouvent les électrons dans l’atome?________________________________e) Quel nom porte les électrons qui sont situés sur la dernière couche

électronique?____________________________________________________________f) Comment un corps peut-il devenir chargé négativement?

________________________________________________________________________g) Comment un corps peut-il devenir chargé positivement?

________________________________________________________________________

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Complète les définitions suivantes :

La CHARGE ÉLECTRIQUE est une propriété des protons et des électrons. Un proton porte une charge positive, tandis qu’un électron porte une charge négative.

Un CORPS CHARGÉ NÉGATIVEMENT possède un surplus d’électrons (plus d’électrons que de protons)

Un CORPS POSITIVEMENT présente un déficit d’électrons (moins d’électrons que de protons)

L’unité de la charge électrique est le _____________________________. Dans les équations mathématiques (formules scientifiques) on symbolise la charge électrique avec la variable «   q   ».

Qu’est-ce qu’un coulomb?C’est un multiple de la charge élémentaire, c’est-à-dire de la charge que porte un électron ou un proton.

Les expériences du physicien américain Robert Andrews Millikan (1868-1953) ont permis de trouver que la charge de 1 électron vaut 1,602 x 10—19 C.

Complète les définitions suivantes :

La CHARGE ÉLÉMENAIRE est la charge portée par un électron ou un proton. Elle vaut 1,602 x 10-19 C.

Le COULOMB est l’unité de mesure de la charge électrique. Un coulomb équivaut à la charge de 6,25 x 1018 électrons ou protons.

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LES FORCES D’ATTRACTION ET DE RÉPULSION ÉLECTRIQUES

On a déjà mentionné dans un chapitre précédent, que :

Les charges électriques de même signes (deux positives ou deux négatives se ____________________________________________

Les charges électriques de signes opposés s’ ___________________________________

Quel nom donne-t-on à la force qui permet l’attraction ou la répulsion entre les charges?

La « force électrique »

Une chose importante à savoir :

Les CHARGES ÉLECTRIQUES ne peuvent être ni créées ni détruites, elles peuvent seulement être transférées d’un corps à un autre. C’est ce qu’on appelle la « LA LOI DE LA CONSERVATION DE LA CHARGE ».

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1.2 Les conducteurs et les isolantsa) Qu’est-ce qu’un corps électriquement neutre?

C’est un corps qui porte un nombre égal de charges positives (protons) et de charges négatives (électrons).

b) Comment peut-on rendre un corps positif? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Comment peut-on rendre un corps négatifs?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Qu’est-ce que l’ÉLECTRISATION?

L’ÉLECTRISATION consiste à créer un déséquilibre des charges dans la matière.

On peut classer la matière en trois catégories :

Conducteurs Semi-conducteurs

Isolants

Lorsqu’on électrise un conducteur métallique isolé, les électrons circulent rapidement de façon à s’éloigner les plus possible les uns des autres. Il se produit un nouvel équilibre.

Lorsqu’on électrise un conducteur métallique placé dans un circuit, on force les électrons à circuler dans une direction. On peut dire que les électrons poussent les uns sur les autres, ce qui produit un déplacement des électrons dans le circuit.

Schéma :

6

Que se passe-t-il dans les atomes lorsqu’on électrise un conducteur métallique?

Les noyaux des atomes des métaux exercent une faible attraction sur leurs électrons de valence. Ceux-ci peuvent donc facilement passer d’un atome à un autre.Il existe des solutions qui peuvent permettent de faire circuler des charges :

On appelle ces solutions des solutions électrolytiques. Ces substances contiennent des IONS. Lorsqu’on place des électrodes dans une solution électrolytique, les ions positifs se déplacent vers la borne négative (cathode) et les ions négatifs vers la borne positive (anode).

Les ______________MÉTAUX_______ et les solutions __ÉLECTROLYTIQUES__ sont donc généralement des _______CONDUCTEURS_______.

Qu’est-ce qu’un conducteur?

Un CONDUCTEUR est une substance qui permet aux charges de circuler librement.

d) Un conducteur est un matériau dans lequel les charges peuvent se déplacer. Exemple : le cuivre, l’argent, le fer … Quand une région d’un conducteur est chargée, la charge se répartit rapidement sur toute la surface du conducteur.

e)

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Qu’est-ce qu’un isolant?Un isolant est un matériau qui empêche le déplacement des charges électriques. Exemple: le verre, le plastique, le caoutchouc… Quand une région d’un isolant est chargée, la charge reste localisée dans cette région.

Un ISOLANT est une substance qui ne permet pas aux charges de circuler librement.

En plus des conducteurs et des isolants, il y a des substances dont la conductibilité peut varier selon différents facteurs. On les appelle les : Semi-conducteurs.

On utilise les semi-conducteurs pour fabriquer les transistors.

On fabrique les semi-conducteurs avec les métalloïdes et le carbone.

f)

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1.3 Les champs électriquesLes charges électriques interagissent entre elles. Tout corps chargé placé à proximité d’un autre corps chargé est soumis à une force : La force électrique.

Cette force peut agir à distance, c’est-à-dire sans qu’il y ait contact entre les objets chargés.

Lorsqu’un corps est chargé, il y a autour de lui un champ électrique et ce champ sert d’intermédiaire pour transmettre la force électrique à tout objet chargé traversant ce champ. Ce champ est invisible.

Un peu comme une chandelle. Autour d’elle la chaleur diffuse sa chaleur sans qu’on puisse la voir, toutefois si on approche notre main on peut percevoir la chaleur.

Un CHAMP ÉLECTRIQUE correspond à la région de l’espace dans laquelle la force électrique d’un corps chargé peut agir sur un autre corps chargé.

Comme les champs électriques sont invisibles. On eut cependant les représenter à l’aide de « Lignes de champ électriques », c’est-à-dire de lignes montrant la direction de la force que subirait une charge positive placée dans ce champ. (page 144)

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2.0 L’électricité statique ( 145)

On a déjà vu cette forme d’électricité dans le chapitre 1 en début d’année. Un rappel te permettra de mieux comprendre cette forme d’électricité.

L‘électricité statique s’intéresse aux phénomènes électriques liés à des charges isolées immobiles.

L’ÉLECTRICITÉ STATIQUE est l’ensemble des phénomènes liés aux charges électriques au repos.

L’électroscope à feuilles est un appareil qui permet de détecter la présence d’électricité statique dans un corps. (page 145)

Donne quelques exemples de phénomènes d’électricité statique dans la vie de tous les jours.

____________________________________________________________________________________________________________________________________

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2.1 L’électrisation de la matière (146)Comment peut-on électriser la matière?

Par frottement, par conduction ou par induction

L’ÉLECTRISATION PAR FROTTEMENT

Les objets contiennent des quantités égales de charges positives et de charges négatives ; ils sont neutres. Quand deux matériaux sont frottés l’un contre l’autre, le frottement enlève quelques électrons de la surface de l’un et les dépose sur la surface de l’autre. Le premier accuse un déficit d’électrons et devient chargé positivement, alors que le second accuse un excès d’électrons et devient chargé négativement. La charge n’est jamais créée ou détruite par frottement ; elle est seulement transférée d’un objet à un autre ; elle est redistribuée. La charge est conservée.

Qu’arrive-t-il lorsqu’on frotte deux corps neutre l’un contre l’autre?Certains atomes de l’un arrachent des électrons aux atomes de l’autre. Ils se forment alors deux corps chargés de signes contraires.

La direction de ce transfert dépend de l’affinité de la matière à recevoir ou à donner des électrons.

Voici une série électrostatique (page 146). Complète ce tableau avec ton manuel.

Affinité SubstanceGrande affinité à recevoir des électrons (tendance à se charger négativement)

Grande affinité à donner des électrons (tendance à se charger positivement)

Plastique

Voir série électrostatique

Verre…

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Lorsqu’on frotte une tige de verre sur de la soie, les atomes de la soie ______________________________ des _____________________ aux atomes du verre. La soie devient temporairement chargée ____________________________________Tandis que le verre devient temporairement chargé ________________________.

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L’ÉLECTRISATION PAR INDUCTION

Le terme induction désigne une action qui se produit sans contact direct.

Complète le tableau suivant à l’aide de ton manuel à la page 148.

Méthode Avant Pendant AprèsFrottement

Conduction

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Induction

2.2 La loi de Coulomb En 1785, le physicien Charles Augustin de Coulomb mesura les forces d’attraction et de répulsion entre deux particules immobiles chargées électriquement. Il démontra que la force que l’une exerce sur l’autre dépend de leur charge et de la distance qui les sépare. Ainsi, plus la charge des particules est_____________ÉLEVÉE_______, plus la force électrique est _________GRANDE_____. À l’inverse, plus les particules sont __ÉLOIGNÉE______, plus la force électrique est ____FAIBLE_____.

De manière générale, la loi de Coulomb s’énonce ainsi :La LOI DE COULOMB établit que la force qui s’exerce entre deux particules immobiles électriquement chargées est ___________DIRECTEMENT_______ proportionnelle au ______PRODUIT____ de leur charge et inversement proportionnelle au _____CARRÉ________ de leur distance.

Voici l’équation mathématique de cette loi :

Fé = kq1q2

r2

Problème :Deux corps chargés positivement ayant chacun une charge de 5 x 10-8 C, placés à 1 cm de distance l’un de l’autre (soit 0,01 m). Calcule la force électrique entre ces deux corps

Fé = kq1q2

r2 14

Fé Représente la force électrique (en N)

K Représente la constante de Coulomb soit 9 x 109 Nm2/C2

q1 Représente la charge de la première particule (en C)

q2 Représente la charge de la seconde particule (en C)

r Représente la distance entre les deux particules (en m)

Rép. : 0,225 NN.B. La loi de Coulomb est valable uniquement pour les charges au repos.

Lorsque les charges sont en mouvement, il faut tenir compte de d’autres forces qui entrent en jeu.

3.0 L’électricité dynamique

Définition d’électricité dynamique : _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

L’électricité dynamique est la forme d’énergie la plus utilisée dans notre vie de tous les jours.

http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/cinquieme/electricite/associations_de_dipoles.htm

3.1 Le courant électrique

C’est la répulsion entre charge semblable qui cause le courant électrique. Dans un circuit électrique les électrons des atomes des fils conducteurs ont tendance à se repousser. Les électrons sautent d’un atome à l’autre.

Qu’est-ce que le courant électrique ?____________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Par convention, le sens conventionnel du courant correspond ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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L’intensité du courant ( I ) L’intensité du courant correspond à la quantité e charges qui passent en un pointd’un circuit électrique par seconde. Elle est symbolisée par la lettre _______I_______ et se mesure en ampère ______________A___________.

Qu’est-ce qu’un courant de 1 A ?1 A=1C

1 s____________________________________________________________________________________

Qu’est-ce que l’intensité du courant?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La formule qui permet de déterminer l’intensité du courant dans un circuit :

I= q∆ t I = intensité du courant en ampère (A)

Q = la charge en Coulomb (C)∆ t = intervalle de temps en seconde

Ex. : La fiche signalétique d’un phare d’automobile indique qu’il a besoin d’un courant de 15 A pour fonctionner. Quelle est la charge nécessaire pour le faire fonctionner pendant une minute?

q = I x ∆ t 15 A x 60 sec = 900 C

Après une minute, une charge de ________________ a donc été nécessaire pour faire fonctionner ce phare.

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L’ampèremètre  est : ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

L’ampèremètre compte le nombre

____________________________________________________________________________________________________________________________________en un point du circuit pendant une _______________________________

Il se branche en __________________________________________.

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LA DIFFÉRENCE DE POTENTIEL ( U )

Le potentiel électrique correspond à l’énergie que peut fournir une chacune des charges d’un courant électrique. En se déplaçant dans le circuit électrique les charges rencontrent des obstacles (ampoules, moteur, résistance électrique, etc.), il y a donc dépense d’énergie. Lorsqu’on mesure la différence de potentiel (U) entre deux points du circuit, on mesure la quantité d’énergie dépensée pour passer à travers cet obstacle.

L’unité de mesure de la différence de potentiel est le volt (V).

À quoi correspond 1 V?

1V= 1J1C

La formule suivante permet de déterminer la différence de potentiel entre deux points d’un circuit :

U=Eq U représente la différence de potentiel(en V)

E = énergie transférée (dépensée) (en J) q = représente la charge (en C)

Exemple : Calcul l’énergie nécessaire pour faire passer les charges (200 C) à travers la lumière dans le circuit suivant si ce dernier est branché sur une prise de 120 V.

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Le voltmètre est : ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Le voltmètre mesure

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Il se branche en __________________________________________.

Dans un circuit l’énergie des charges provient d’une source de courant électrique, c’est-à-dire d’un appareil capable de produire de l’énergie électrique.

Donne quelques exemples : Les piles et les génératrices, hydro-Québec

LA RÉSISTANCE ( R )

Lorsque les charges (électrons) circulent dans un circuit électrique, ils rencontrent des obstacles, ces obstacles résistent au passage du courant. Ces obstacles se nomment des résistances.

Voici quelques exemples de résistances :

_____________Les éléments chauffant d’un grille-pain________________________Les pales d’un ventilateur___________________________Les moteurs électriques_________

Plus la résistance est grande, plus il faudra dépenser d’énergie pour faire avancer les électrons.

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Qu’est-ce qu’une résistance électrique?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Il y a plusieurs facteurs qui peuvent influencer le passage du courant.Complète le tableau suivant (page 153)

Facteur DescriptionLa nature de la substance

La longueur

Le diamètre (la grosseur)

La température

La résistance se mesure en ohms que l’on symbolise par la lettre grec oméga (Ω ¿ .

Que représente 1Ω?

1Ω=1V1 A

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LA LOI D’OHM

Le physicien allemand Georg Simon Ohm (1789-1854) a établi une relation mathématique entre l’intensité du courant, la différence de potentiel et la résistance.

LA LOI D’OHM établit que : pour une résistance donnée, la différence de potentiel est proportionnelle à l’intensité du courant.

Voici la formule de la loi d’ohm :

U = volt R = Ohm I = Ampère

U = R x I

R = UI I = URExercice sur la loi d’Ohm   :

a) Pour une résistance donnée qu’arrive-t-il à la différence de potentiel sir on double l’intensité du courant?

b) Pour une résistance donnée, qu’arrive-t-il à l’intensité du courant si on divise la différence de potentiel par 2?

c) Si on double la résistance et qu’on maintient constant la différence de potentielle constante qu’arrive-t-il à l’intensité du courant?

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3.2 La puissance électrique (155)

La puissance électrique d’un appareil est une indication de la vitesse avec laquelle cet appareil consomme de l’électricité. Plus un appareil est puissant plus il consomme de l’énergie électrique dans un intervalle de temps.

L’unité de mesure de la puissance électrique est le watt (w).

Que représente 1 watt :1W=1J

1 s

L’équation mathématique de la puissance électrique est :

Pé = EΔt Pé= Puissance électrique (en watts)

W = représente le travail (en Joule) 𝞓t = représente le temps requis (en sec)

On peut exprimer la puissance électrique d’un appareil en fonction de la différence de potentiel à ses bornes et de l’intensité du courant qui le traverse :

P = U(J/C) x I(C/s)Watt = volt x ampère

Il est également possible de calculer la quantité d’énergie électrique consommée par un appareil en multipliant sa puissance par le temps.

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E = P x 𝞓t

L’énergie électrique peut se mesurer en joules ou en kilowattheures (kWh). Cette unité se retrouve sur la facture d’hydro-Québec que tes parents reçoivent tous les mois.

Que représente 1 joule en kilowattheures?

1 kilowattheure = 1000 watts x 1 heure = 1000 watts x 3600 sec = 3 600 000 Ws

1 kWh = 3 600 000 Ws = 3 600 000 Joules

Pour calculer l’énergie consommée par un appareil électrique, on utilise la formule suivante :

E = Pé x 𝞓t

Exemple :

Si l’on fait fonctionner un four à micro-ondes de 1000 W pendant 6 min, quelle sera la quantité d’énergie électrique consommée en joules et en kilowattheures?

Comme on sait qu’au Québec le tarif pour 1 kWh est de 0,08$, on peut déterminer facilement combien il en coûtera pour faire fonctionner le four à micro-ondes.

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3.3 Les circuits électriques (156)

Pour que les charges (électrons) puissent circuler, il leur faut revenir au point de départ (batterie), il forme alors un « circuit fermé » un trajet.

Qu’est-ce qu’un circuit électrique? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tous les appareils électriques comportent un circuit électrique. Certains sont simples et d’autres complexes. Cependant tous possèdent un minimum de trois composantes :

Une source _________________________________ , pour créer une _______________________________________ qui se mesure en ________________

Un ou plusieurs éléments qui utilisent de _______________________________, comme une _____________________, un élément _____________________, etc. La résistance de cet élément se mesure en _________________________.

Des _________________________, pour permettre aux charges de circuler de la source aux éléments, puis des éléments à la source. L’intensité du courant dans ces fils se mesure en _______________________.

Pour représenter un circuit électrique, on utilise des schémas et des symboles.

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Il y a deux façons de brancher des éléments dans un circuit :

_______________________________________

_______________________________________

LES CIRCUITS EN SÉRIE (page 158)

Dans un circuit en série, les composantes sont branchées les unes à la suite des autres. Il n’y a qu’un seul chemin pour le courant électrique. Il n’y a pas d’embranchement.

Qu’est-ce qu’un circuit en série : ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Voici quelques caractéristiques des circuits en série :

Caractéristiques des circuits en sérieSi l’une des composantes du circuit est défectueuse, tout le circuit _____________________________________________, puisque les charges cessent de circuler.

L’énergie utilisée (dépensée) par chacune des composantes (résistances) s’__________________________, ce qui fait que chaque fois qu’on ajoute une résistance, il y a moins d’énergie disponible pour les autres. Si les résistances sont des ampoules, l’ajout d’une lumière fera en sorte que les ampoules vont s’allumer faiblement.

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LES CIRCUITS EN PARALLÈLES (page 158)

Dans un circuit en parallèle, le courant électrique a plusieurs chemins pour revenir à la batterie. On dira qu’il y a des embranchements. L’endroit ou circuit se sépare porte le nom de « ____________________________ ».

Qu’est-ce qu’un circuit en parallèle? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Voici quelques caractéristiques des circuits en parallèle :

Caractéristiques des circuits en parallèleSi l’une des composantes du circuit est défectueuse, les éléments qui se trouvent dans les autres embranchements peuvent continuer de fonctionner, puisque le courant y circule toujours.

L’intensité du courant est partagée entre les différentes résistances, ce qui fait que chaque fois qu’on ajoute une résistance, on augmente l demande de courant et on risque de provoquer une surcharge. C’est pourquoi dans nos maisons on installe des _______________________ ou des ___________________________ dans ce genre de circuit.

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3.4 Les lois de Kirchhoff (159)

LE CAS DES CIRCUITS EN SÉRIE   :

a) Loi des tensions (volts)

Formule : _____________________________________b) Loi des courants (ampère)

Formule : _____________________________________

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LE CAS DES CIRCUITS EN PARALLÈLE   :

a) Loi des tensions (volts) b) Loi des courants (ampère) a.

Formule   : Formule   :

28

29

LA RÉSISTANCE ÉQUIVALENTE

Qu’est-ce que l résistance équivalente?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

En série :

En parallèle

RésuméCircuit en série

Circuit en parallèle

Intensité du courant

Différence de potentiel

Résistance équivalente

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L’EAU POTABLE – LA DÉFORESTATION – L’ÉNERGIE – LES CHANGEMENTS CLIMATIQUESLA PRODUCTION ALIMENTAIRE - LES MATIÈRES RÉSIDUELLES

UNIVERS MATÉRIELChapitre 5 : L’électricité et le magnétisme

PARTIE B

4.0 Qu’est-ce que le magnétisme?4.1 Les aimants

4.2 Les champs magnétiques

4.3 La magnétisation de la matière

5.0 L’électromagnétisme?5.1 La magnétisation par l’électricité

Le champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique Le cham magnétique d’un solénoïde Les électroaimants

5.2 L’électrisation par le magnétisme (ATS)

Verdict - Devoirs- Diagnostic- Mini test – 2 Examens

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4.0 Qu’est-ce que le magnétisme?

Introduction Dans l’antiquité, les grecs découvrirent qu’une certaine roche, trouvée pour la première fois dans la ville de Magnésia en Asie, avait le pouvoir d’attirer des morceaux de fer. Cette roche était un minerai de fer et son pouvoir d’attraction est appelé « magnétisme ». Les roches qui ont ce pouvoir d’attraction sont appelées des aimants naturels.

Quel était le nom de cette roche qui attirait le fer? ______________________________

Les aimant naturels étaient très peu utilisés autrefois, jusqu’à ce qu’on découvre qu’un aimant suspendu de façon à pouvoir tourner librement, prenait toujours une position orientée vers le ______de la terre. Les chinois se servaient de cette propriété pour voyager dans le désert il y a 2000 ans. Les navigateurs utilisèrent des aimants naturels comme boussoles pendant leurs voyages d’explorations.

Quel appareil utilise le magnétisme pour orienter les voyageurs? ___________________________

La terre est elle-même un immense aimant naturel et le fait que les aimants naturels se tournent vers le NORD s’explique par le magnétisme de la Terre.

Procure-toi une boussole et place-là sur la table et laisse-la se stabiliser. Dessine l’orientation de son aiguille dans le premier carré.

DEVANT DE LA CLASSE(Denis)Ta boussole Regarde la boussole de

l’équipe voisine et dessine l’orientation de

son aiguille

Regarde la boussole d’une autre équipe

Et d’une autre équipe

DERRIÈRE DE LA CLASSE

Les quatre boussoles indiquent-elles la même direction? __________________________________

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Cette direction est le ________________________________________.

L’aiguille de la boussole est attirée par le ___________________ géographique, c’est-à-dire par le ______________________ magnétique.Dessine les aiguilles des boussoles.

Les lignes de force du magnétisme terrestre vont du ____________________________ au ____________________________ à _________________________________ de la _________________________.

En fait le magnétisme occupe une grande place dans notre vie (porte d’armoires, carte de crédit, vidéo, sonnette de porte, etc…)

Même dans les pièces de monnaie canadienne, il y a des propriétés magnétiques. À l’aide d’un aimant, vérifie le magnétisme des pièces de monnaie canadienne.

Magnétisme

Composition

________________________________ C’est ce phénomène, le _____________________________________, que nous étudierons dans ce chapitre.

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Nous savons de nos jours que le fer n’est pas le seul élément à posséder des propriétés semblables à celle de la magnétite.

Il y a également le __________________________ et le ____________________. Qui peuvent aussi agir comme des aimants ou être attirés par des aimants.

Qu’est-ce qu’un aimant?

Un AIMANT est ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Qu’est-ce que le magnétisme?

Le MAGNÉTISME est ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.1Les aimants

Comment expliquer que certaines substances agissent parfois comme des aimants, parfois non, alors que d’autres ne sont tout simplement jamais magnétiques?

Examinons un morceau de fer au microscope, on peut constater qu’il est constitué d’un ensemble de régions appelées « _____________________________ ». Chacun de ses domaines agit comme un minuscule aimant, possédant son propre pôle NORD et son propre pôle SUD.

Lorsque le fer n’est pas aimanté, les directions des domaines sont aléatoires.

Lorsqu’on aimante le fer, on provoque l’alignement des directions des domaines. Plus le nombre de domaines alignés est grand, plus l’aimant est puissant.

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Les forces d’attraction et de répulsion magnétiques

Tous les aimants sont constitués d’une pôle ______________ et d’un pôle ___________. Par convention , le pôle nord d’un aimant correspond à la partie qui s’oriente naturellement vers le pôle ______magnétique de la terre.

Le PÔLE NORD d’un aimant est l’extrémité qui s’oriente naturellement vers le pôle magnétique de la Terre situé près du pôle _____________ géographique. L’autre extrémité de l’aimant constitue son pôle ________________.

35

Les aimants interagissent entre eux avec des forces d’attraction ou de répulsion.

Le pôle sud d’un aimant est ____________________par le pôle _________________.

Par contre, le pôle sud est ________________ par un autre pôle sud.

De manière générale, on peut dire que :

Les pôles magnétiques contraires __________________________. Les pôles magnétiques semblables se _______________________.

4.2 Les champs magnétiques

La force d’attraction et de répulsion entre les aimants porte le nom de « force ___________________________ ». Cette force est capable d’agir à distance. Elle le fait par l’intermédiaire d’un champ ______________________ généré par tous les objets aimantés.

Qu’est-ce qu’un champ magnétique?

Un champ magnétique correspond________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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On peut représenter un champ magnétique à l’aide de « LIGNES DE CHAMP MAHNÉTIQUE »

Par CONVENTION, la direction des lignes de champ magnétique correspond à la direction que prendrait le pôle nord d’un aimant le long de chaque ligne.

C’est pourquoi les lignes de champ magnétique sortent du pôle _________________ et entrent dans le pôle _______________.

4.3 La magnétisation de la matière

La magnétite est un aimant naturel. Il est cependant possible de fabriquer des aimants artificiels à partir d’objets en fer, en cobalt ou en nickel.

Pour cela, on peut soumettre au champ magnétique d’un autre aimant. On dit des substances capables de devenir des aimants qu’elles sont « __________________________________________ ».

Qu’est-ce qu’une substance FERROMAGNÉTIQUE?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Pour DÉMAGNÉTISER un aimant, on peut lui faire subir :37

1. ______________________________________________________2. ______________________________________________________3. En le plaçant dans un champ magnétique de sens opposé.

Il existe deux types d’aimants : Aimants temporaires Aimants permanents

Les aimants temporaires perdent et acquirent facilement leurs propriétés magnétiques, parce que leurs domaines sont faciles à orienter et à désorienter. Ils ont une faible « Rémanence magnétique ». Le fer contenant peu d’impureté, qu’on appelle aussi le « Fer doux » en est un exemple.

Au contraire les aimants permanents ont une forte rémanence magnétique. L’acier est souvent utilisé pour fabriquer des aimants permanents.

Qu’est-ce que la « RÉMANENCE MAGNÉTIQUE »?

La RÉMANENCE MAGNÉTIQUE est une ______________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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5.0 L’électromagnétisme?

Il existe un lien entre l’électricité et le magnétisme. Dans certaines conditions, un courant électrique peut générer un champ magnétique. L’inverse est également vrai : un champ magnétique peut, dans certain cas, générer un courant électrique.

Qu’est-ce que l’ÉLECTROMAGNÉTISME?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.1 La magnétisation par l’électricité

Pour produire un champ magnétique avec de l’électricité, il faut que les charges électriques soient en mouvement. Autrement dit seul l’électricité DYNAMIQUE peut engendrer un champ magnétique.

De plus, ce champ magnétique n’existe que lorsque le courant circule. Dès que le courant cesse, le champ magnétique disparaît.

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Le champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique

En 1819, un savant danois, Hans Christian Oersted (1777-1851), remarqua que l’aiguille d’une boussole était déviée lorsqu’elle se trouvait à proximité d’un fil parcouru par un courant électrique.

Oersted découvrit que les lignes de champ magnétique formaient des cercles autour du fil et que leur direction dépendait du sens du courant

électrique. Pour se représenter la direction des lignes de champ magnétique on peut utiliser la règle de la main droite :

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Le champ magnétique d’un solénoïde

On peut intensifier le champ magnétique d’un fil conducteur en l’enroulant en boucles de façon régulière. On forme ainsi un solénoïde.

Qu’est-ce qu’un SOLÉNOÏDE?

Un solénoïde est ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Afin de déterminer la direction des lignes de champ magnétique d’un solénoïde, une autre règle de la main droite s’applique.

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En observant la figure du haut, on peut constater que le champ magnétique d’un solénoïde est semblable à celui d’un _________________________________________. Il existe cependant trois différences entre les deux :

Le champ magnétique d’un solénoïde peut être ___________________ ou __________________ à volonté, mais pas celui d’un aimant;

On peut modifier la direction des lignes de champ magnétique d’un solénoïde en __________________________ la direction du ________________________, tandis qu’on ne peut pas inverser celle d’un aimant.

On peut modifier l’intensité du champ magnétique d’un solénoïde mais pas celle d’un aimant.

Les électroaimants

On peut transformer un solénoïde en électroaimant en y ajoutant une substance ferromagnétique à l’intérieur, c’est-à-dire un noyau. Le champ magnétique d’un électroaimant provient à la fois du courant électrique produit par le solénoïde et de la magnétisation de la substance ferromagnétique. Le résultat donne un aimant très puissant, qu’on peut allumer et éteindre à volonté.

On peut augmenter la puissance d’un électroaimant de trois façons : En augmentant l’intensité du courant ____________________________ qui passe dans le solénoïde ; En ajoutant de nouvelles __________________ au solénoïde; En utilisant un noyau dont la rémanence magnétique est plus faible (c’est-à-dire dont les domaines

peuvent s’aligner plus facilement et plus rapidement).

Les électroaimants sont très utilisés dans le domaine de l’électricité. Ils servent entre autres, à transformer l’énergie électrique en énergie mécanique.

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