La capacité de faire un travail (comme faire un mouvement ou relâcher de la chaleur). L’unité de mesure est le Joule (J)








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date de publication11.08.2018
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Module 4
L’électricité
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L’électricité
Énergie : la capacité de faire un travail (comme faire un mouvement ou relâcher de la chaleur). L’unité de mesure est le Joule (J).
Sortes d’énergies
Énergie lumineuse : ___________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Énergie Nucléaire : ____________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Énergie Potentielle Gravitationnelle : ___________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Énergie Cinétique : ____________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Énergie Thermique : ___________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Énergie Chimique : ____________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Énergie Sonore : _______________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Énergie électrique : ____________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Utilisez la figure 4.51, page 332 et décrivez les transformations de l’énergie qui se passent lorsqu’on allume une lumière, en commençant avant la centrale de charbon.
________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

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L’électricité statique
Benjamin Franklin : La première personne à utiliser les termes « positif » et « négatif » pour décrire des objets qui sont chargés. À l’époque, il ne savait pas qu’il existait des protons et des électrons mais, il savait que des objets pouvaient avoir des charges opposées.
Électricité Statique : _________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Le mot « statique » veut dire « ne bouge pas ». En réalité les charges électriques peuvent se déplacer. Pour cette raison, certaines personnes préfèrent utilisé le terme « charges non équilibrées » pour décrire des objets chargés.
Lois des charges :


  1. Des charges de signes semblables se repoussent.






  1. Des charges de signes opposés s’attirent.


  1. Les objets chargés attirent les objets neutres (sans charge)



Les Conducteurs : _____________________________________________________

________________________________________________________________________




  • Aluminium

  • Cuivre

  • L’or

  • Le nickel

  • La platine

  • L’argent

  • Le tungstène


Les Isolants : __________________________________________________________

________________________________________________________________________

  • Coton

  • Verre

  • Papier

  • Plastique

  • Porcelaine

  • Caoutchouc

  • L’eau pure


Semi-conducteur : _____________________________________________________

________________________________________________________________________
Supraconducteur : ____________________________________________________

________________________________________________________________________




Un Électroscope : _____________________________________________________

________________________________________________________________________




Une machine Van de Graaff :

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Devoir : Explique avec un schéma la foudre et le fonctionnement d’un paratonnerre.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


L’électricité Dynamique : les électrons bougent!
Circuit : un canal/chemin continu dans lequel les charges peuvent se déplacer.
Les circuits se composent des quatre éléments de base suivant :

  1. Une source d’énergie : comme une pile

  2. Un conducteur : le fil dans lequel le courant circule

  3. Une charge/résistance : des dispositifs, intégrés au circuit, qui convertissent l’énergie électrique en d’autre forme d’énergie

  4. Une commande : un interrupteur où tout autre dispositif capable de mettre sous tension ou hors tension le circuit


Symboles de Circuits

Qu’est-ce que c’est?

Symbole


Un fil conducteur





Une pile + / -





Une batterie





Une ampoule





Un interrupteur





Une résistance





Un Ohmmètre





Un Ampèremètre et Galvanomètre





Un voltmètre





Un Moteur






Pile : __________________________________________________________________
Batterie : _____________________________________________________________
Interrupteur : _________________________________________________________
Résistance/charge : __________________________________________________
Règles pour dessiner un circuit :


  • Les circuits ce dessine en forme de rectangle ou carré

  • Les fils conducteurs sont en ligne droite et courbe en angle droit (90 degrés)

  • Les fils conducteurs ne devraient pas se croiser si possible



Fait et dessine le circuit suivant et indique le sens du courant électrique.

  • Une batterie de 3 piles

  • Un circuit dans lequel il y a une ampoule et un moteur. Le moteur et l’ampoule peuvent être contrôlé (allumé ou éteint) sans affecté l’autre.

  • Dans le circuit que tu dessines, seulement le moteur est allumé.



L’électricité dynamique (bouge)


Terminologie

Explication

Analogie: Route et voitures

L’eau et une rivière

Courant











Voltage
Différence de Potentiel
Tension











*attention






Résistance











L’électricité dynamique
Le courant (I) : ________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________


La différence de potentiel/Tension/Voltage (V) : _____________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La résistance (R) : ____________________________________________________

________________________________________________________________________

2 Types de Circuits
Circuit en Série : _____________________________________________________

________________________________________________________________________


Tension : Le voltage ___________________________ entre toutes les composantes (ampoules/charges).

Courant : Toutes les composantes _____________________________ courant.

Si une charge brise, les autres charges _________________________________.

Plus qu’il y a de d’ampoules, ___________________ qu’elles brillent.






Parallèle : _____________________________________________________________

________________________________________________________________________


Tension : Le voltage ________________________ entre toutes les composantes (ampoules/charges).

Courant : Toutes les composantes _____________________________ courant.

Si une charge brise, les autres charges _________________________________________.

Plus qu’il y a de d’ampoules, elles brillent _________________________.


La Loi de Ohm

Il y existe un rapport entre le courant, la tension et la résistance :




R ()= __V_(V)_

I(a)
Résistance = Tension

Courant



Étapes de résolution

Quelle est la résistance d’un radiateur électrique si un courant de 12.5 A y circule lorsqu’il est branché à une prise murale de 120V?





Quel est le courant total du circuit ci-dessus?

Information donnée 







Qu’est-ce qu’on cherche?








Quelle formule allons-nous utiliser?








Calculs







Réponse







(Page 282 Questions 1 à 4)

La résistance et la résistance variable




Lecture de la résistance (279-283)


  • Un fil de ___________________ offre 400 fois plus de résistance qu’un fil de ___________________

  • Lorsque l’énergie électrique passe à travers une résistance, il est converti en une autre forme _______________(lumineuse, chaleur, etc.)

  • Plus un fil est long, ____________ qu’il y aura de résistance.

  • Plus un fil est large, ____________ qu’il y aura de résistance.

  • Plus la température augmente, _______________ qu’il y a de résistance.

  • Un bon conducteur offre ___________________ de résistance.

  • Le symbole de la résistance est : ___________________.

  • Dans les composants électroniques, les résistances sont utilisées pour contrôler le __________________ et la __________________.


Table : Les facteurs d’un fil électrique qui influence la résistance à l’intérieur du fil.

Facteurs

Effet sur la résistance

Longueur


Superficie de la section transversale


Température


Composition (matière utilisée)



Résistances Variables
Résistance Variable : une résistance qui n’a pas de valeur fixe. La valeur de la résistance peut changer selon : la température, la lumière, la tension, ou d’autres facteurs.
Utilité :

  • Gradateurs d’éclairage

  • Contrôle de vitesse d’un moteur

  • Contrôle du volume

  • Régulateurs de températures des réfrigérateurs et cuisinières

Les Piles Électrochimiques de Alessandro Volta

Électrodes : morceau de métal

Anode : électrode qui deviendra chargé négativement en attirant des anions de la solution parce qu’il est positif. Le surplus d’électrons vont passer dans le fil conducteur vers le cathode.

Cathode : électrode qui deviendra chargé positivement parce qu’il est négatif il attire des cations en solution. Les électrons sont attirés vers le cathode.

Électrolyte : substance liquide ou pâteuse dans laquelle les électrodes sont placée.

Pile Sèche : électrolyte est une pâte (Comme une pile Energizer)

Pile Liquide : électrolyte est un liquide (Comme une pile de plomb d’une voiture)


Conditions Importantes pour faire une pile électrochimique :

  • __________________________________________________________________

  • __________________________________________________________________

  • __________________________________________________________________

Pile Primaire : _________________________________________________________

Pile Secondaire : _______________________________________________________

L’électricité et le magnétisme
Est-ce qu’il il a un lien entre l’électricité et le magnétisme? Hans Christian Oersted a découvert que, OUI, les deux sont reliés.



Comment un courant électrique influence un compas? Pourquoi? _________________________

___________________________________________ ___________________________________________
Qu’est-ce qu’un électro-aimant?




_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Michael Faraday et Joseph Henry: Si un champ magnétique est créer avec un courant électrique! Est-ce qu’un courant électrique peut être créer avec champ magnétique?
Une Génératrice
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Génératrices et Moteurs
Générateur : un appareil qui converti de l’énergie mécanique en énergie électrique. Une génératrice fonctionne grâce à la découverte de la relation entre l’électricité et le magnétisme.
Moteur : un appareil qui converti de l’énergie électrique en énergie mécanique.
Courant Alternatif : ___________________________________________________

________________________________________________________________________
Courant Continue : ___________________________________________________

________________________________________________________________________
Génératrice à Courant Continue (Dynamos) et Moteur à Courant Continue
Parties Importantes
Balais : (conducteur) transfère l’électricité de la source d’énergie au commutateur.

Commutateur : (interrupteur) transfère l’électricité des balais à l’induit, ce qui transforme celui-ci en électro-aimant.

Induit : (électro-aimant) L’induit reçoit de l’énergie électrique du commutateur et un côté devient chargé négativement et l’autre positivement.

Aimants Permanentes : Elles  repoussent et attirent les extrémités de l’induit en le tournant. Les forces d’attraction et de répulsion entrainent la rotation de l’induit.

Génératrices à Courant Alternatif et Moteurs à Courant Alternatif

Parties Importantes
Rotor : une bobine rotative fait d’un anneau de fils conducteur non magnétique
Stator : la composante qui entoure le rotor, (c’est un aimant)

ac_gen1


acmot

La Puissance (Power)

Puissance (P) : La puissance est l’énergie donnée par unité de temps mesurée en Watts (W).

Puissance (W) = Tension (V) x Courant (I)

P = VI

Étapes de résolution

Un courant de 13.6 A passe à travers une plaque chauffante alimentée par une prise murale de 110V. Quelle est la puissance de la plaque chauffante?



Une ampoule de 80W utilise 120V pour fonctionner. Quel est le courant qui passe dans l’ampoule?


Information donnée 







Qu’est-ce qu’on cherche?








Quelle formule allons-nous utiliser?








Calculs







Réponse






L’Énergie

L’énergie à l’entré: L'énergie électrique consommée par un appareil est égale au à puissance consommée par la durée de son fonctionnement. Ceci est l’énergie consommée ou donnée à l’appareil.

L’énergie utile (sorti) : L’énergie électrique qui est vraiment transformé par l’appareil pour accomplir sa tache. On ne compte pas les pertes de chaleurs, la friction, etc.

Énergie (J) = Puissance (W) x temps (secondes)

E = Pt


Étapes de résolution

Une ampoule de 60W est allumée pendant 5h. Quelle quantité d’énergie est utilisée pendant que l’ampoule fonctionne?




12 000 J d’énergie est consommée pour faire fonctionner un grille-pain pour 2minutes. Quelle est la puissance du grille-pain?


Information donnée 







Qu’est-ce qu’on cherche?








Quelle formule allons-nous utiliser?








Calculs







Réponse







Le Rendement %
Aucun appareil électrique n’est capable de transformer toute l’énergie électrique qu’il absorbe en énergie utile reliée à sa fonction. Par exemple, une ampoule ne peut pas convertir toute l’énergie électrique qu’elle reçoit en lumière. Une certaine quantité est perdue sous forme de chaleur aussi.
On peut calculer l’efficacité des appareils électriques. Ceci s’appelle le rendement.

Rendement = énergie utile à la sortie x 100%

énergie totale à l’entrée


Étapes de résolution

Il faut donner 145 000J d’énergie à un four pour le faire chauffer. 80 000J de l’énergie est utilisé pour chauffer le four. Quel est le rendement du four?



Une bouilloire électrique de 100- watts prend quatre minutes pour que l’eau bouille. Si l’énergie nécessaire pour chauffer l’eau est de 196 000 J, quel est le rendement de la bouilloire?


Information donnée 







Qu’est-ce qu’on cherche?








Quelle formule allons-nous utiliser?








Calculs







Réponse






Pratique : Page 329 (Questions 1 à 3)

Le chemin de l’électricité : de sa création à ta maison


Évaluer les différentes méthodes pour produire l’électricité


Type

Schéma

Avantages

Désavantages

Énergie Solaire

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Énergie Géothermique

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Les combustibles fossiles : le charbon, le gaz naturelle

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Type

Schéma

Avantages

Désavantages

Énergie Nucléaire

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Éolienne

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Les barrages hydroélectriques

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Type

Schéma

Avantages

Désavantages

Marée Motrice

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Biomasse

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Hydogène

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Nom

Transfère d’énergie

Fonctionnement et utilité

Apparence/ schéma

Thermocouple

Génératrice Thermoélectrique (Thermopile)

Effet Seebeck










Cristal Piézoélectrique









Nom

Transfère d’énergie

Fonctionnement et utilité

Apparence/ schéma

Diode électroluminescente










Poisson électrogène













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