Courant électrique – Cours – 5ème – Physique – Chimie – Collège

Courant électrique – Cours – 5ème – Physique – Chimie – Collège

  • Que se passe-t-il si on inverse les connexions aux bornes d’une pile?
  • Pourquoi y a-t-il des isolateurs de verre entre les fils électriques  et les pylônes?
  • comment sont notées les bornes de la « batterie » de voiture ?
  • À quelle sorte de dipôle correspond une « batterie » de voiture ?
  • Que serait-il arrivé si le technicien de l’EDF n’avait pas été parfaitement protégé ?

 

On sait maintenant réaliser un circuit simple, mais l’on ne sait pas pourquoi les bornes d’une pile sont notées (+) et (–), ni si l’on peut  utiliser n’importe quel matériau dans un circuit électrique, ni dans quels cas, le courant électrique peut être dangereux.

 

  1. I.   Sens du courant électrique

1. Le sens conventionnel du courant électrique

Dans un circuit électrique, il existe un sens de d´emplacement du courant électrique. Avec une expérience simple, on va montrer que ce sens (dit sens conventionnel) existe. Pour cela, nous allons utiliser un dipôle que nous avons vu au début du cours : la diode.

La diode est un composé électrique qui permet de stopper ou de laisser passer le courant électrique suivant le sens dans lequel elle est disposée.

 

Nous allons reprendre le circuit générateur-lampe et y ajouter une diode. Si l’allumage de la lampe dépend de l’orientation de la diode alors on aura montré qu’il existe un sens de circulation pour le courant électrique.

 

Ces deux expériences nous montrent qu’il existe un sens de déplacement du courant électrique.

Conclusion : Dans un circuit électrique, à l’extérieur du générateur, le courant circule de la borne (+) à la borne (–) du générateur. C’est le sens conventionnel du courant électrique.

 

2. La représentation du sens du courant sur un schéma

Le sens du courant peut être indiqué en tous points d’un circuit en plaçant sur l’un des côtés du schéma normalisé une flèche de couleur rouge.

Remarque: On n’indique le sens du courant que dans un circuit où le courant électrique circule effectivement. Par exemple on n’indique pas le sens du courant dans un circuit comportant un  interrupteur ouvert.

3) Influence du sens du courant sur les récepteurs

Certain récepteurs ont un fonctionnement différent si le sens du courant électrique qui les parcourt est inversé: ces récepteurs sont alors dit polarisés. Exemple les moteurs sont dipôles polarisés: Si l’on inverse le sens du courant ils se mettent à tourner dans le sens opposé.
Dans le cas contraire on parle de dipôles non polarisés. Les fil de connexion, les lampes, les interrupteurs ne sont pas polarisés et on peut donc les brancher dans n’importe quel sens dans un circuit.

      II. Conducteurs et isolantsConducteur : matériau qui conduit le courant électriqueIsolant : matériau qui ne conduit pas le courant électrique Partant de cette affirmation.

Exemples de conducteurs : Tous les métaux, Eau salée, Carbone pur, un interrupteur fermé…

Exemple d’isolants : Les plastiques, Eau pure, Air, Verre, Bois, Céramiques, un interrupteur ouvert…

  • Cas de la lampe dévissée : Reprenons le circuit générateur-lampe-lampe.

Que se passe-t-il si on dévisse une des lampes ?

Si on dévisse une lampe, la deuxième lampe s’éteint.

Ainsi, une lampe dévissée ou grillée transforme le circuit fermée en circuit ouvert.

Une lampe grillée se comporte comme un isolant.

Conclusion : Les métaux sont de très bons conducteurs de l’électricité. Le verre et les matières plastiques sont des isolants électriques. L’eau et le corps humain sont faiblement conducteurs de l’électricité.

     III. Une diode dans un circuit

1)      Diodes et DEL

Les diodes sont des dipôles. Il existe deux types de diode:
– Les diodes simples.
– Les diodes électroluminescentes (DEL) qui fonctionnent comme les diodes simples mais émettent de la lumière lorsqu’elles sont parcourues par un courant électrique.

Remarque: Les DEL de couleur rouge ou verte sont très fréquentes sur les appareils électriques (télévisions, ordinateurs etc.) et servent de témoins qui indiquent un état de marche ou de veille.

2)      La fragilité de diodes

Les diodes sont des dipôles très fragiles qui peuvent facilement être endommagées par un courant électrique trop important. On ne les utilise donc jamais seules et elles sont souvent protégées par des dipôles appelés résistances dont l’un des rôles est de limiter le courant électrique.

3)      Les diodes et le courant électrique

 

  • La lampe est allumée, le courant électrique circule (A) : l’anneau représenté sur la diode est placé du côté de la borne (–) de la pile. On dit que la diode est utilisée dans le sens passant.
  • La lampe s’éteint, le courant électrique ne circule plus (B) : l’anneau de la diode est placé du côté de la borne (+) de la pile. La diode est utilisée dans le sens bloquant.
  • Une diode se comporte comme un interrupteur.

 

Conclusion : Une diode ne laisse circuler le courant que dans un seul sens. Dans le sens passant une diode se comporte comme un interrupteur fermé. Le fonctionnement d’une diode illustre le fait que le courant électrique a un sens.

  V. Corps humain et électrisation

Le corps humain est faiblement conducteur, mais le passage du courant électrique délivré par une prise (courant du secteur) peut causer des dommages irréversibles : Brûlures, contraction des muscles, destruction des cellules du corps humain, décès.

L’électrisation désigne le passage du courant électrique à travers le corps humain. Lorsque l’électrisation provoque le décès, on parle alors d’électrocution.

On a vu que pour que le courant électrique passe dans le circuit, il fallait qu’il aille de la borne (+) `a la borne (-) du générateur. C’est la même chose pour l´électrisation : la source de courant fonctionne comme la borne (+) d’un générateur, le corps humain comme le circuit et la terre comme la borne (-). Le courant électrique va donc traverser le corps humain pour aller à la terre.

Conclusion : Une personne risque une électrocution, si elle est en contact :

• soit avec la borne active et la borne passive d’une prise électrique

• soit seulement avec la borne active et avec la Terre.

Le courant délivré par une prise, appelé courant du secteur, est dangereux.

 



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