Les caractéristiques de l’électricité

Les charges électriques et le transfert d’électrons Chapitre 7

L’électricité joue un rôle important dans la vie quotidienne

L’atome Toute matière est faite de minuscules particules – l’atome. Le noyau d’un atome contient les protons (charge: positive) et les neutrons (neutres – aucun charge) Les électrons (charge: négative) se trouvent autour du noyau, dans une nuage Si le nombre de protons est égale au nombre d’électrons, on dit que l’atome est neutre

Le frottement et le transfert d’électrons Quand on frotte un matériel solide contre un autre, ils peuvent attirer d’autres substances – ils deviennent chargés Tous les matériaux solides charges le sont devenus par un transfert d’électrons Les charges peuvent être positives (perdent des électrons), négatives (gagnent des électrons) ou neutres (le nombre de protons et d’électrons est la même) Exemple de l’acétate p 230

La décharge électrique Une décharge électrique est le retrait d’une charge électrique d’un objet Exemples La charge électrique des nuages qui provoquent la foudre est causée par le frottement de l’air chaud montant rapidement dans les gros nuages Tu reçois un choc quand tu touches une poignée de porte après avoir marché sur un tapis.

La mesure de la charge électrique L’unité de mesure de la charge électrique est le coulomb (C) Pour une charge de 1 C, il faut ajouter ou retirer 6,25 X 1018 électrons

Les propriétés des charges électriques Les charges de même signe se repoussent Les charges de signes opposés s’attirent Les objets neutres sont attirés par les objets chargés

L’électrostatique en action Les ioniseurs d’air (p 233) Ils enlèvent des électrons aux particules en suspension dans l’air. Ces particules chargées sont attirées sur une plaque dans l’appareil. Les paratonnerres (p 234) On utilise les paratonnerres pour protéger un édifice de la foudre. Ils sont mis sur le toit et le foudre passera par le paratonnerre et sera dirigée vers la terre. Le photocopieur (p 241)

La loi d’Ohm: les relations entre le courant, la tension et la résistance Chapitre 8

8.1 L’énergie potentielle électrique et la tension On définit l’énergie comme la capacité d’accomplir un travail L’énergie potentielle est l’énergie emmagasinée dans un objet; cette énergie à la capacité à faire du travail Exemple: Un barrage L’énergie potentielle électrique est l’énergie électrique emmagasinée dans une pile électrique, les électrons ont la capacité d’accomplir un travail après avoir quitté une pile

Rappel: La charge électrique se mesure en coulombs. L’énergie potentielle électrique par 1 C entre deux points d’un composant d’un circuit électrique est la différence de potentiel ; aussi appelé la tension L’unité de mesure de la différence de potentiel est le volt (V)

La production d’une tension Une pile électrochimique change l’énergie d’une réaction chimique en énergie électrique Elle est composée de deux électrodes (faites de deux métaux différentes) et d’un électrolyte (un conducteur du courant électrique) Quand on met plusieurs piles ensembles, on a une batterie

Il y a deux types de piles: Les piles sèches Utilisées dans des petits appareils (les montres, les lampes de poche etc.) L’électrolyte est une pâte humide Les piles humides Utilisées dans des automobiles, des motocyclettes etc. L’électrolyte est un liquide

Les piles sèches et humides fonctionnent dans la même manière pour produire une tension. L’électrolyte acide attaque l’électrode de zinc et retire les atomes chargés. Ces atomes laissent des électrons sur l’électrode de zinc (chargé négativement). Au même temps, les réactions chimiques enlèvent des électrons de l’électrode de cuivre (chargé positivement). Il y a maintenant une différence de potentiel entre les deux électrodes à cause des charges opposés des électrodes.

8.2 Le courant électrique Le courant électrique est le flux de particules chargées qui circulent dans un circuit fermé On mesure l’intensité d’un courant électrique en ampères (A) Quelles sont les différences entre le courant électrique et l’électrostatique?

Le courant électrique et l’électrostatique L’électrostatique est une charge électrique qui ne se déplace pas et ne peut pas être utilisé pour faire fonctionner un appareil Un courant électrique est le flux de charges dans un circuit fermé – cette énergie électrique fait fonctionner plusieurs appareils dans nos vies.

Les circuits électriques Un circuit électrique est un réseau fermé permettant aux électrons de circuler dans des conducteurs Les composants d’un circuit électrique Une source (pile/batterie) – donne de l’énergie électrique Un conducteur (fil) Une charge (voltmètre, ampoule) – utilise de l’énergie électrique et le transforme en d’autres formes d’énergie Interrupteur Figure 8.10 p 262

L’énergie dans un circuit L’énergie chimique de la pile fournit de l’énergie potentielle électrique aux électrons de la borne négative. La borne positive attire ces électrons. Quand le circuit est fermé, les électrons ont un parcours à suivre et ils quittent la borne négative. Ils traversent le conducteur, jusqu’à la charge et l’énergie électrique est transformée. Ici, la tension diminue. Les électrons retournent vers la pile, avec une énergie potentielle nulle, en faisant un tour complète du circuit.

8.3 La résistance et la loi d’Ohm La résistance électrique ralentit la circulation des électrons et convertit l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie (la chaleur, le bruit etc.) La résistance est mesurée en ohms ( Ω ), nommés pour le scientifique allemand Georg Ohm La résistance d’un fil dépend de quatre choses: 1. la longueur du fil 2. l’aire de la section du fil 3. la température 4. le matériel dans le fil

La loi d’ohm R = V/I R = la résistance (Ω) V = la tension (volts) I = l’intensité (ampères) Exemples p 273

Un résistor est composant d’un circuit; il possède une résistance spécifique et est utilisé pour ralentir le courant électrique

Les circuits électriques et la transmission de l’énergie électrique Chapitre 9

Les circuits en série et les circuits en parallèle Courant en série Courant en parallèle Circuit électrique où les composants appartient à la même branche Le courant ne peut suivre qu'un seul trajet Circuit électrique où les composants appartient à plusieurs branches Le courant peut suivre plusieurs trajets

Les circuits en série et les circuits en parallèle Courant en série Courant en parallèle Si on ajoute plus d’ampoules, les ampoules seront moins brillantes (le voltage est affecté) Si une ampoule s’éteint sans un circuit en série, les autres s’éteindront aussi Si on ajoute plus d’ampoules, l’intensité ne sera pas affecté (le voltage n’est pas affecté) Si une ampoule s’éteint sans un circuit en parallèle, les autres ne seront pas affectées

Les circuits en série et les circuits en parallèle Courant en série Courant en parallèle L’intensité du courant est la même partout le long du circuit Quand on augmente le nombre d’ampoules on augmente la résistance augmente L’intensité du courant dans une branche dépend de la résistance de cette branche Quand on ajoute des résistances en parallèle, la résistance totale du circuit diminue Tableau 9.1 p 294

Circuit en série Circuit en parallèle

LES RESISTORS ET LES CIRCUITS Si on place des résistors en série dans un circuit, on augmente la résistance totale du circuit. Si on place des résistors en parallèle dans un circuit, on diminue la résistance totale du circuit.

Quand veut-on utiliser des circuits en …. Série? Une lampe à poche Un appareil DVD Parallèle? Les phares de voiture Les phares

La protection des circuits domestiques Un disjoncteur – peut couper toute l’alimentation électrique d’une maison Un fusible – contient un conducteur métallique qui fonde si trop chauffé par un courant électrique Une borne de mise à la terre – acheminer le courant électrique excédentaire directement vers la terre et prévient les risques de choc électrique; représentée par l’embouchure arrondie

9.2 La puissance de l’electricite L’energie electrique est la capacite d’effectuer un travail en faisant circuler des electrons sur un trajet. Elle est mesuree en Joules (J).

La puissance électrique La vitesse d’utilisation de l’énergie électrique La vitesse à laquelle un travail est effectué ou à laquelle l’énergie est transformée Mesurée en watts (W) On calcule la puissance électrique P = VI

La consommation d’énergie électrique dépend de la tension, de l’intensité et du temps La puissance nominale – une mesure de l’énergie consommée par seconde par un appareil électrique Le calcul de la consommation d’énergie E = Pt P = Puissance (W) t = Temps (s) E = énergie (J) Problèmes p 308, 310, 313

9.3 L’ENERGIE ELECTRIQUE A LA MAISON L’énergie électrique est transformé en son, en lumière et en chaleur. Toute cette énergie n’est pas utilisée dans une manière utile. Exemple. Les lampes transforment l’énergie électrique en lumière (l’énergie utile) et la chaleur (l’énergie perdue). Une ampoule à incandescence ou une ampoule fluorescente

LE RENDEMENT Le rendement est le pourcentage de l’énergie consommée qui est converti en forme utile Un appareil parfait convertirait tout énergie électrique consommée en énergie sortie. Mais il n’y a aucun appareil parfait.

LE CALCUL DU RENDEMENT On calcule le rendement en utilisant l’équation mathématique suivante: Rendement = énergie utile produite _____ (sortie)_____ X 100% énergie totale consommée (entrée) Questions p 318 - 319

9.4 L’ENERGIE ET L’ENVIRONNEMENT Au Canada, l’énergie électrique est principalement produite en convertissant l’énergie mécanique (le mouvement de l’eau, du vent ou du vapeur) en énergie électrique. On utilise une génératrice pour faire ce conversion. Michael Faraday et John Henry ont découvert les génératrices en 1831. Il y a 2 parties principales dans une génératrice: 1. Un aimant 2. Un bobinage de fil

Au Canada il existe 3 principaux types de centrales électriques: 1. Les centrales hydroélectriques 2. Les centrales thermiques 3.Les centrales nucléaires Ces trois centrales utilisent des turbines et des génératrices pour produire de l’énergie électrique en utilisant des sources d’énergie mécanique différentes.

Cette énergie est transportée à haute tension et à faible intensité par les lignes de transport. Puis l’énergie est réduite par des transformateurs (un appareil qui augmente ou abaisse la tension) pour l’utilisation dans les maisons. Pour être utilisée dans des maisons, il faut abaisser la tension à 120 V ou 240 V

Il y a des alternatives pour la production d’énergie électrique: 1. L’énergie éolienne 2. L’énergie solaire 3. Les piles à combustible (organisateur pliable)