Énergie Électrique Classe Quatrième ESG
Énergie Électrique Classe Quatrième ESG
Illustré avec le Logiciel de simulation circuit_construction_kit_ac_fr
Le logiciel
circuit_construction_kit_ac_fr est un logiciel de simulation numérique d'électricité qui offre des éléments de base pour la réalisation d'un circuit électrique simple. Il offre une interface simple et attrayante qui captive l'attention de l'élève.
Pour une manipulation simple et pratique il est nécessaire de le régler sur le mode schématique et «cacher les électrons» (cela sur la partie droite de l'interface). En fonction du travail à réaliser l'on fait le choix des éléments et on leurs positionnent sur la partie gauche de l'interface prévu pour le dessin.
Pour avoir accès au logiciel de simulation aller sur le site :
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Leçon 1 : TYPES DE CIRCUITS ELECTRIQUES EN COURANT CONTINU
1.Dèfinition :
On appelle circuit électrique une succession continue d'éléments conducteurs ou peut circuler un courant électrique.
2.Types de circuits électriques en courant continu
Un circuit à courant continu est un circuit qui fonctionne à l'aide d'un générateur de courant continu (pile, dynamo… )
3.Quelques éléments d'un circuit électrique et représentation conventionnelle
3.1.Eléments d'un circuit électrique
Pour la raélisation d'un circuit électrique simple, on a besoin d'un certain nombre d'éléments:
• Des fils conducteurs dont le rôle est conduire le courant électrique.
• D'un interrupteur qui permet d'ouvrir ou de fermer le circuit.
• D'une lampe qui joue le rôle de récepteur.
• Des connections qui permettent de relier les éléments du circuit.
• D'une pile qui produit le courant électrique. On l'appelle aussi générateur. Une pile possède deux bornes différentes: Une borne positive (+) et une borne négative (-).
Remarque:
• Tous les appareils qui présentent deux bornes de connexion sont appelés dipôles
• Comme la pile, les générateurs qui produisent le courant de même type sont des générateurs de courant continu.
Exemple : pile solaire, batterie.
3.2.Repr#233sentation conventionnelle de certains éléments
4.Types de circuit électrique
4.1.Séchma d'un circuit électrique
Pour séchmatiser un circuit électrique, on utilise les symboles conventionnels des éléments. Le circuit ci–contre comporte une lampe, un interrupteur et une pile.
NB: Par convention, le sens du courant électrique dans un circuit en courant continu est celui pour lequel il sort du générateur par sa borne positive (+) et y entre par sa borne négative (-). Le sens se matérialise par une flèche dans le circuit (voir figure ci–dessus).
4.2.Circuit en série
Un circuit est dit en série lorsque chaque appareil est branché sur l'entrée du suivant. Dans un tel circuit, la mise hors circuit accidentel (panne) d'un élément empêche le fonctionnement des autres éléments du circuit car celui-ci est ouvert et le courant ne le traverse plus.
Exemple: soit le circuit suivant qui comprend en série trois lampes, un générateur et un interrupteur.
4.3.Circuit en dérivation ou en parallèle
Un circuit est dit en dérivation lorsque, le courant issu du générateur se partage pour alimenter les récepteurs (éléments). Dans un tel circuit la mise hors service d'élément n'empêche pas le fonctionnement des autres. C'est ce type de circuit qui est généralement réalise dans les installations domestiques (maisons).
Exemple: soit le circuit ci–dessus comprenant en dérivation deux lampes, un générateur et un interrupteur.
Leçon 2 : INTENSITE D'UN COURANT A TRAVERS UN CIRCUIT FERMÉ
1.Unité, appareil de mesure
L'intensité du courant électrique est une grandeur physique qui caractérise la quantité d'électricité qui traverse une portion du circuit à un instant donné.
Pour mesurer l'intensité du courant électrique, on peut utiliser, une pince ampérométrique, un ampèremètre analogique (à aiguille) ou un ampèremètre numérique.
L'unité de l'intensité du courant est l'ampère de symbole
A.
2.Mesure de l'intensité du courant électrique dans un montage en série et en parallèle.
2.1.Montage en série.
Dans un montage en série, l'intensité du courant est la même dans toutes les branches du circuit. C'est la loi de l'unicité de l'intensité. Elle s'énonce tel que :
Enoncé : «dans un circuit électrique en série, l'intensité du courant électrique est la même dans tout le circuit»
Considérons le montage ci-dessous :
2.2.Montage en parallèle.
Dans un montage en parallèle, l'intensité du courant débité par le générateur est la somme des intensités de courant qui circule dans chaque branche. C'est la loi des nœuds que l'on utilise généralement. Elle s'énonce tel que :
Loi des nœuds: «dans un montage en dérivation, l'intensité du courant principal fourni par le générateur est égale à la somme des intensités des courants dérivés ».
Considérons le montage ci–dessous :
Exercice d'application : Sur les schémas précédent on peut lire I = 2,5 A et I2 = 0,75A, calculer l'intensité I1 ?
Leçon 3 : TENSION AUX BORNES D'UNE PORTION DE CIRCUIT
1.Unité et appareil de mesure
Lorsque deux points d'un circuit se trouvent dans des états électriques différents, il existe entre ces deux points une grandeur physique mesurable appelé : différence de potentiel (DDP) ou encore tension électrique.
La tension électrique se mesure à l'aide d'un appareil appelé voltmètre qui se monte toujours en parallèle entre les points ou l'on veut mesurer la DDP. L'unité de la tension est le volt (V).
2.Mesure de la tension électrique dans un montage en série et en dérivation.
2.1.Montage en série.
Dans un montage en série, la tension aux bornes du générateur est approximativement égale à la somme des tensions qui existe aux bornes des différents éléments du circuit : .
C'est la loi d'additivité des tensions
Exemple : Considérons le circuit ci-dessous:
Exercice d'application : Soit le schéma ci–dessus, on lit sur les voltmètres U = 15V et U1 = 8V, calculer U2 ?
2.2.Montage en dérivation
Dans un montage en dérivation, la tension aux bornes du générateur est sensiblement égale à la tension aux bornes de chaque récepteur (élément).
Exemple : Considérons le circuit :
