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Circuits électriques, montages en série et en dérivation
Rappels :
Une ampoule (récepteur): un culot, un plot, un filament, du verre Une pile (générateur) : Borne petite (+), borne grande (-) Pour allumer une ampoule avec une pile il faut que la borne + de la pile touche le plot de l"ampoule et la borne - de la pile touche le culot de l"ampoule, ou l"inverse ».Dans le sens conventionnel
, le courant va du pôle + vers le pôle -.Un circuit électrique comporte au moins un générateur (ex. pile) et un récepteur (ex. ampoule).
Expériences réalisées en classe
Matériel
Ampoules 3,5 V, piles 4,5 V, douilles, interrupteurs, fil conducteur, pinces à dénuder.Objectifs
Notions de circuit en série, circuit en parallèle.Pour chaque circuit réalisé, vérifier l"éclairage de chacune des ampoules et dévisser l"une d"elles. Que se
passe-t-il ?· Compte rendu des observations
Circuit A :
Deux ampoules montées en série brillent moins que si chacune était seule dans le circuit. Si une ampoule " grille ", l"autre ne s"allume pas car le circuit électrique est désormais un circuit ouvert, lecourant électrique ne peut plus passer par le filament de cette lampe. Toute ouverture du circuit entraîne l"arrêt de
tous les récepteurs du circuit.Circuit B :
Deux ampoules montées en parallèle brillent autant que si chacune d"elles était seule dans le circuit. Si
une ampoule " grille ", l"autre reste allumée.Circuit C :
Les deux ampoules peuvent s"allumer indépendamment l"une de l"autre.Interrupteurs
a a Interrupteurs a ab L"ampoule 1 est éteinte. L"ampoule 2 est allumée. L"ampoule 1 est allumée. L"ampoule 2 est éteinte.
b L"ampoule 1 est éteinte. L"ampoule 2 est éteinte. L"ampoule 1 est éteinte. L"ampoule 2 est éteinte.
b L"ampoule 1 est éteinte. L"ampoule 2 est allumée. L"ampoule 1 est allumée. L"ampoule 2 est allumée.
b L"ampoule 1 est éteinte. L"ampoule 2 est éteinte. L"ampoule 1 est allumée. L"ampoule 2 est allumée.
Observations circuit C
Exemple : L"interrupteur a est fermé,
l"interrupteur b est ouvert : on constate que l"ampoule 1 est allumée, l"ampoule 2 est éteinte. Observations circuit DExemple : Les deux ampoules 1 et 2 ne
sont allumées que lorsque les interrupteurs a et b sont fermés.Circuits électriques, conducteurs, isolants
Synthèse des résultats :
Objet L"ampoule
s"allume L"ampoule ne s"allume pas L"ampoule s"allume L"ampoule ne s"allume pasGomme X Aluminium, acier,
cuivre, etc... Papier, bois, plastique, verre, air sec, etc...Aluminium X ou
Carton X Ce sont des
conducteurs Ce sont des isolantsLe courant passe dans des matériaux conducteurs (métaux). Il ne circule pas dans des matériaux isolants.
Lesmétaux (aluminium, argent, chrome, cuivre, fer, nickel, or, plomb, zinc) et les alliages (mélanges avec au moins un
métal comme l"acier, le bronze, le laiton) sont conducteurs de l"électricité. Ils laissent passer le courant (tout comme le
corps humain) et par conséquent, l"ampoule s"allume.Au contraire, le
verre, les matières plastiques, le papier sec, le bois sec, l"air sec, la céramique, les fils de cotons ou de
laine, le caoutchouc sont desisolants électriques. Ils ne laissent pas passer le courant : ils ne permettent pas à l"ampoule
de s"allumer.Un problème se pose pour savoir si l"eau est conductrice. Les enfants connaissent le phénomène
d"électrocutionet donc ne doutent pas de la conductivité de l"eau. Pourtant, en intégrant l"eau dans les circuits, l"ampoule ne
s"allume pas ! Utiliser un testeur pour démontrer que l"eau laisse passer un courant de faible intensité. L"eau est
bien un conducteur. Circuits électriques, principe élémentaire de sécurité électriqueObserver le circuit suivant :
Que va-t-il se passer ?
Matériel
Fil métallique très fin (laine d"acier - tampon à récurer), pile 4,5 V, fil électrique, ampoule.