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Troisième · Physique-Chimie · Chapitre 2

L'électricité : circuits, lois et énergie

Ce que tu sauras faire

  • Reconnaître un circuit en série et un circuit en dérivation, et les représenter par un schéma normalisé.
  • Brancher un ampèremètre en série et utiliser l'unicité de l'intensité dans un circuit en série.
  • Appliquer la loi des nœuds dans un circuit comportant une dérivation.
  • Brancher un voltmètre en dérivation et appliquer la loi d'additivité des tensions, ou loi des mailles.
  • Utiliser la loi d'Ohm U=R×IU = R \times I et exploiter la caractéristique d'un dipôle.
  • Calculer une puissance électrique P=U×IP = U \times I, lire l'étiquette d'un appareil et convertir des watts en kilowatts.
  • Calculer une énergie E=P×tE = P \times t, l'exprimer en kilowattheures et lire une facture d'électricité.
  • Expliquer le rôle du fusible, du disjoncteur et de la prise de terre, et reconnaître une situation dangereuse.

Au programme du chapitre

  1. Le circuit électrique : une boucle fermée
  2. Deux façons de brancher : série et dérivation
  3. L'intensité du courant électrique
  4. La loi des nœuds
  5. La tension électrique et la loi des mailles
  6. La résistance et la loi d'Ohm
  7. La puissance électrique et l'étiquette des appareils
  8. L'énergie électrique et la facture
  9. La sécurité électrique

Exercices corrigés

Exercice 1

Un élève veut connaître l'intensité qui traverse une lampe. Il branche l'ampèremètre directement sur les deux bornes de la lampe, sans rien débrancher. Que va-t-il se passer, et pourquoi ?
Un coup de pouce
Repense à la résistance de cet appareil, puis demande-toi quel chemin le courant préfère.
Voir la correction pas à pas
Il a branché son ampèremètre en dérivation, alors qu'il se branche toujours en série. Or un ampèremètre a une résistance quasi nulle : il offre au courant un chemin sans obstacle à côté de la lampe. Le courant emprunte ce chemin plutôt que de traverser la lampe, qui s'éteint ou faiblit fortement, et l'intensité devient très grande : c'est un court-circuit de la lampe. L'appareil peut être détruit, ou son fusible interne fondre. Le geste correct consiste à ouvrir le circuit à l'endroit voulu et à insérer l'ampèremètre à la place du fil retiré.

Exercice 2

Deux lampes identiques sont branchées sur une même pile, une fois en série, une fois en dérivation. Dans quel montage brillent-elles le plus ? Justifie sans calcul.
Un coup de pouce
Demande-toi, dans chaque montage, quelle tension arrive réellement aux bornes d'une lampe.
Voir la correction pas à pas
Elles brillent davantage en dérivation. En série, les deux lampes se partagent la tension de la pile : chacune ne reçoit qu'une partie de cette tension, donc moins d'énergie chaque seconde. En dérivation, chaque lampe est branchée entre les deux mêmes nœuds : elle reçoit la tension entière de la pile, comme si elle était seule. C'est aussi pour cela que la pile s'use plus vite dans le montage en dérivation : elle fournit la somme des courants des deux branches.

Les pièges à éviter

  • Brancher un ampèremètre en dérivation aux bornes d'une lampe, comme on le ferait d'un voltmètre.
  • Croire que l'intensité diminue après chaque lampe d'un circuit en série.
  • Affirmer qu'en dérivation chaque branche reçoit la moitié du courant.
  • Confondre ce qui est commun en série et ce qui est commun en dérivation.

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