Transcript Électricité dynamique

Électricité dynamique
L'électricité dynamique
=
Courant électrique
http://www.hydroquebec.com/comp
rendre/questceque/atome/index.html
Quel terme est utilisé pour
définir le déplacement des
électrons dans les fils
conducteurs?
Le courant
Le courant c’est:
•Une quantité de charges
électriques (électrons) qui se
déplacent dans un circuit.
•Des électrons qui sautent
d’atomes en atomes dans
un conducteur.
•Pour faire circuler le courant, il
faut un circuit électrique.
Circuit électrique
•C’est un chemin qui permet au
courant de se déplacer.
 Il faut certaines composantes
pour former un circuit
électrique.
Lesquels?
Composantes d’un circuit.
Leur fonction et leur
symbole.
1. La source d’énergie
•L’énergie fournie par une pile,
une batterie ou toute autre
source d’énergie sert à déplacer
des charges négatives (-) dans
les fils conducteurs d’un circuit.
2. Une lampe ou une
ampoule
•Lorsqu'elle est traversée par le
courant électrique, elle fournit
de la lumière.
3. Un interrupteur
•Ce composant permet de
mettre un appareil en
marche ou de l’arrêter.
4. Un fil conducteur
•Les fils conducteurs servent
de chemin permettant aux
électrons de circuler.
5. Une résistance
• Une résistance est une composante électrique
qui s’oppose au passage du courant et peut
aussi transformer l’énergie électrique en une
autre forme d’énergie (ondes, chaleur, etc.).
• Son but premier: diminuer l’intensité du
courant électrique dans un circuit.
5. Une résistance (suite…)
• Il y a des résistances dans tout le monde
qui nous entoure : grille pain, télévision,
ordinateur, téléphone, fer a lisser, …
On peut voir sur une résistance des anneaux de couleur. Chaque couleur correspond à un chiffre (voir tableau ci-dessus). La
correspondance entre les chiffres et les couleurs des anneaux constitue ce qu'on appelle le code des couleurs et permet de
déterminer la valeur en Ohms d'une résistance.
Pour lire cette valeur, il faut d'abord placer la résistance dans le bon sens. En général, la résistance a un anneau doré ou
argenté, qu'il faut placer à droite .
Pour les résistances à 4 anneaux, les deux premiers anneaux sont les chiffres significatifs et le troisième est le chiffre
multiplicateur.
Un ohmmètre est un instrument de mesure qui permet de mesurer la résistance électrique
d'un composant ou d'un circuit électrique. L'unité de mesure est l'Ohm, noté Ω.
Si on n'a aucune idée de la valeur de la résistance à mesurer, on peut garder le
calibre 2 MΩ et faire une première mesure.
Si on connaît l'ordre de grandeur de la résistance, on choisit le calibre juste supérieur
à la valeur estimée.
Prenons l’image ci-contre par exemple nous lisons :
R = 0 ,009 MΩ
Autrement dit R = 9kΩ = 9000 Ω
Différents types de circuits
•Circuit en parallèle
•Circuit en série
Circuit en série
•Un circuit électrique dans
lequel le courant emprunte un
seul chemin.
Schéma d’un circuit en
série
Circuit en parallèle
•Un circuit électrique
dans lequel le courant
peut emprunter deux
ou plusieurs chemins.
Schéma d’un circuit en
parallèle.
Comparaison entre:
Circuit en série
• Courant prend 1
chemin
• Ex : vieux set de
lumière de Noël
Circuit en parallèle
• Courant prend 2
chemins ou +
• Ex : lumière de
rue
Comparaison entre:
Circuit en série
Circuit en parallèle
Retour
C’est quoi le courant électrique?
•L’électricité qui se déplace
dans un circuit
Retour
Quelles sont les différentes
composantes d’un circuit électrique ?
• Source d’énergie (pile, batterie)
• Fil conducteur
• Ampoule ou résistance (lumière,
onde/chaleur)
• Interrupteur (mettre appareil en
marche)
Retour
Quelles sont les deux types de
circuit qu’on peut avoir ?
•Circuit en série (un seul
chemin)
•Circuit en parallèle (2 chemins
et plus)
Sur une feuille…
• Fais un schéma d’un circuit en série
ayant deux ampoules allumées, un
interrupteur, une résistance, une pile et
un ampèremètre.
Sur une feuille…
• Fais un schéma d’un circuit en parallèle
ayant deux ampoules allumées, un
interrupteur, une résistance, une pile et
un ampèremètre.
Est-ce que l’on peut
mesurer le courant?
Oui, c’est possible
On peut mesurer la quantité
de charges(d’électrons) qui
passent à un point donné à
toutes les secondes.
Comparons l’écoulement de l’eau
et le courant électrique…
Intensité du courant
•Le courant peut être fort,
moyen ou faible. Tout
dépend de la quantité de
charges qui passent à un
point précis à un moment
précis.
Instrument qui mesure
le courant
•On mesure le courant
avec un ampèremètre.
Un ampèremètre
est toujours branché en
série dans un circuit
Comment calculer le courant
Formule:
I=Q
t
I = courant en ampère ( A )
Q = quantité de charges passant par
un point mesuré en coulomb ( C )
t = temps en secondes ( s )
•24 C passent par une
ampoule électrique
pendant 18 secondes. Quel
courant électrique est
passé par l’ampoule?
Réponse 1,33 A
Exercice:
•Un appareil nécessite un courant
de 3 ampères. Combien de
coulombs passeront sur un
appareil qui fonctionne pendant
10 secondes?
Réponse 30 C
Activité – Résoudre problèmes
• Quelle est la formule pour calculer le
courant ?
•I=Q
t
I = Courant (A)
Q= quantité de charges passant par un point
mesuré (C)
t = temps (s)
La différence de potentiel
La force du courant électrique
comparé au courant de l’eau
•Lorsque vous utilisez un
tuyau d’arrosage,
pourquoi l’eau en sortelle?
C’est grâce à la pression.
C’est la même chose pour
le courant électrique. Cette
pression s’appelle la tension
électrique ou différence de
potentiel et se mesure en volt.
Comparons la force qui pousse l’eau
dans les tuyaux et la différence de
potentiel…
Volt
• C’est l’unité de mesure de la
différence de potentiel.
•Un volt fait circuler un courant
de un ampère dans un
conducteur dont la résistance
est de un ohm.
Voltmètre
• Un instrument servant a
mesurer la différence de
potentiel entre deux points
dans un circuit électrique.
Le voltmètre
est toujours branché en parallèle
•
Contact avec la réalité
La tension électrique est élevée
dans les fils électriques dehors
et elle est réduite par un
transformateur lorsqu’elle entre
dans la maison.
Pourquoi les oiseaux peuvent-ils se
poser sur les fils électriques ?
• Les fils électriques sont isolés de la Terre
(aucune mise à Terre) donc aucune
différence de potentiel.
La différence de potentiel
• Représente le potentiel d’une
source d’énergie électrique à faire
un travail.
• Se mesure en volts (V)
• Comparer avec chute
d’eau.
Comment calculer la
différence de potentiel
Formule :
V = IR
V = Différence de potentiel
R = Résistance
I = Intensité du courant
Unités de mesure
•V est mesuré en volt (V)
•I est mesuré en ampère
(A)
•R est mesurée en ohm ()
Exercice:
•La résistance d’une lampe de
poche est de 3 . Le courant
électrique qui circule est de
0,5A. Que sera la différence de
potentiel ?
Réponse 1,5V
Exercice:
•Un courant de 5,00A circule dans
le moteur d’un réfrigérateur
branché à une prise murale ( de
120 V). Quelle est la résistance de
ce réfrigérateur ?
Réponse 24 
Exercice:
•La résistance d’une ampoule est
de 96,8 . Quelle est l’intensité du
courant qui circule dans l’ampoule
lorsque celle-ci est branchée à une
source d’énergie électrique de
120V ?
Réponse 1,2 A
La résistance dans un
circuit électrique
La Résistance
C’est un composant d’un appareil qui
ralentie le courant et qui convertie
l’énergie électrique en d’autres formes
d’énergie.
Comparons la résistance de
l’écoulement de l’eau et la résistance…
•Il se produit une chute d’intensité
lorsqu’un courant électrique
traverse une résistance et il subit
une transformation d’énergie
électrique en chaleur, lumière,
ondes etc.
Exemples
•Dans une ampoule, la résistance
transforme l’énergie électrique en
énergie lumineuse.
•Dans un grille-pain, l’énergie
électrique est transformée en
chaleur.
•Dans un four micro-ondes,
l’énergie électrique est
transformée en ondes.
Selon vous, quel appareil
consomme le plus de courant ?
• Un appareil qui convertit l’énergie
électrique en chaleur consomme plus de
courant que celui qui le convertit en
lumière.
•L’unité de mesure de la
résistance est l’ohm
().
•On mesure la résistance
avec un ohmètre
La résistance diminue l’intensité du
courant dans un circuit en série
1A
9V
V= I x R
1A
9
Exemple avec 2 résistances
0.5A
9V
9
V= I x R
0.5A
9
La puissance
La puissance
• Lorsqu'on fait fonctionner diverses lampes à
incandescence normalement, c'est-à-dire sous
leur tension nominale, on s'aperçoit que
certaines éclairent mieux que d'autres.
• Une lampe de projecteur de diapositives (24V)
éclaire plus que la lampe d'un lustre dont la
tension est 230V.
La puissance
• La grandeur en relation avec l'éclairement de
ces lampes, ce n'est ni la tension, ni l'intensité
mais la puissance électrique.
• En résumé, La puissance électrique c’est la
quantité d'énergie consommée en joules par
unité de temps (secondes).
Comparons l’écoulement de l’eau
et le courant électrique…
La puissance
FORMULE :
P =E
t
P = la puissance en Watt ( W )
E = énergie électrique en Joules (J)
t = temps en secondes (s)
Exemple:
•Une bouilloire nécessite
196000 J d’énergie
pendant 4 minutes.
Quelle est la puissance
de cette bouilloire ?
Réponse
196 000 J = 653 W
300 s
Exemple:
•Si un appareil nécessite
3440 Watt de puissance
durant 50 secondes, quelle
est l’énergie nécessaire
pour faire fonctionner
l’appareil ?
Réponse
3440 W x 50 s =172 000 J
Puissance
Problèmes à résoudre : 1-3
(à terminer pour demain!!!)
Production de l’énergie
électrique
Production de l’énergie
électrique
Sources d’énergie :
Portatives
– Piles et batteries
Centrales
– Centrale hydroélectrique
– Centrale thermoélectrique
– Centrale thermonucléaire
Centrales hydroélectriques
•Elles utilisent la pression
de l’eau pour produire de
l’énergie électrique. La
pression fait tourner les
turbines qui actionnent
des génératrices.
•Les génératrices
transforment l’énergie
provenant de la rotation
en énergie électrique.
http://www.edf.com/html/panorama
/production/renouvelable/hydro/fon
ctionnement.html
http://www.youtube.com/watch?v
D7_rzojvKdE
Centrales thermoélectriques
•Elles utilisent la chaleur provenant de
la combustion du charbon. La chaleur
de la combustion transforme l’eau en
vapeur. La vapeur sous pression se
rend à la turbine qui active la
génératrice.
http://www.edf.com/html/panorama
/production/thermique/fonctionnem
ent.html
Centrales thermonucléaires
•On bombarde des atomes
d’uranium qui se divisent en deux.
En se divisant, ils libèrent des
neutrons qui vont bombarder
d’autres atomes d’uranium et le
processus se répète. C’est la fission
nucléaire.
•La fission nucléaire produit de
la chaleur qui transforme l’eau
du réservoir en vapeur qui fait
tourner la turbine. Or, la
turbine fait fonctionner la
génératrice.
http://www.edf.com/html/panorama
/production/nucleaire/fonctionneme
nt.html
Nouvelles sources d’énergie
•Énergie solaire
•Énergie éolienne
•Énergie des marées
• http://jeunes.edf.com/
http://www.youtube.com/watch?v=
xusy9EeX-iQ
Vidéo – Énergie éolienne
• http://www.radiocanada.ca/actualite/v2/decouverte/niveau2_
1165.shtml#
1.
Quel est un avantage d’utiliser l’énergie éolienne ?
2. On dit que seulement 20% de l’électricité produite
pour une population pourrait provenir de l’énergie
éolienne. Pourquoi ne peut-on pas produire toute
l’électricité par les éoliennes ?
3. Quels sont 2 dimensions qui font que certaines
éoliennes sont plus puissantes que d’autres ?
4. Pourquoi la hauteur de l’éolienne joue un rôle dans
la quantité d’énergie produite ?
5. Pourquoi a-t-il une différence entre la puissance
installée (3 mégawatt) et celle réellement produite ?
Électricité – De la centrale à la
maison
• http://jeunes.edf.com/
L’électricité et
l’environnement
• Travail à terminer pour
lundi prochain
– Omnisciences p. 382-400
Énergie électrique et
l’environnement
Énergie électrique et
l’environnement P.402-406
•Inondation
•Pollution de l’air et de la terre
•Déchets radioactifs des centrales
nucléaires
•Chaleur libérée dans
l’environnement
Économie de l’énergie
• Que peut-on faire pour réduire notre
consommation d’énergie électrique ?
Quelques exemples de gestes à
adopter pour réduire notre
consommation en énergie
• Les appareils électriques
• L'éclairage
• Le chauffage
• L’eau chaude
• Les machines à laver
• Le trajet pour aller à
l’école ou au travail
http://jeunes.edf.com/
Consommation d’électricité
dans une maison moyenne
Comparaison entre:
Électricité
statique
Courant
électrique
Comparaison entre:
Électricité
statique
• L’électricité statique est
une charge électrique
qui demeure en
position fixe sur un
isolant
Courant
électrique
Comparaison entre:
Électricité
statique
Courant
électrique
• L’électricité statique est • C’est une charge
une charge électrique
électrique en
qui demeure en
mouvement par une
position fixe sur un
source d’énergie
isolant
Comparaison entre:
Électricité
statique
Courant
électrique
• L’électricité statique est • C’est une charge
une charge électrique
électrique en
qui demeure en
mouvement par une
position fixe sur un
source d’énergie
isolant
• Se répand sur la surface
d’un conducteur
Comparaison entre:
Électricité
statique
Courant
électrique
• L’électricité statique est • C’est une charge
une charge électrique
électrique en
qui demeure en
mouvement par une
position fixe sur un
source d’énergie
isolant
• Deux types de circuit :
• Se répand sur la surface
en série / en parallèle
d’un conducteur