ELECTRISATION PAR FROTTEMENT ET LE COURANT ELECTRIQUE
I-LES CHARGES ELECTRIQUES
1-mise en évidence
ELECTRISATION PAR FROTTEMENT ET LE COURANT ELECTRIQUE:On constate que la partie frottée du stylo avec un morceau de tissu attire les morceaux de papier
Cette attraction est due à l’apparition de charges électriques à la surface du stylo frottée. On dit que le stylo s’est électrisé par frottement ou qu’il s’est chargé d’électricité.
2-les deux types de charges
Deux corps chargés d’électricité de même nature se repoussent et deux corps chargés d’électricité différente s’attirent.
fig.1 |
fig.2 |
fig.3 |
Il existe deux types de charges électriques : par convention, les charges qui apparaissent sur le verre frotté sont dites charges positives notées(+) alors que celles qui apparaissent sur l’ébonite frotté sont dites charges négatives notées(-)
Tout autre corps frotté se chargera soit comme le verre, soit comme l’ébonite
Exercice : soit A, B, C et D quatre boules électrisées. A est repoussée par un bâton de verre frotté. B attire A et repousse D. C attire D. Quelles sont les charges qui apparaissent à la surface de chaque boule ?
3-interprétation de l’électrisation par frottement
a-structure de l’atome
Tous les corps sont constitués à partir de très petits grains de matière appelés atomes. Les charges électriques qui apparaissent sur les corps frottés ne peuvent donc provenir que des atomes.
Un atome est constitué d’un noyau renfermant des protons portant chacun une charge élémentaire positive +e = 1,6. 10-19 C. et autour duquel gravitent des électrons et portant chacun une charge élémentaire négative -e = – 1,6. 10-19 C.
Le nombre de protons qui se trouve dans le noyau est égal au nombre d’électrons qui tournent autour du noyau. Donc un atome est électriquement neutre.
Le numéro atomique Z d’un élément chimique détermine le nombre d’électron qui tourne autour du noyau de cet élément chimique. (Représenter l’atome d’hydrogène et d’oxygène)
b-ions
On appelle ion, un atome ou molécule qui a perdu ou gagné un ou plusieurs des électrons.
Lorsqu’un atome perd des électrons, le nombre de charges positives est alors supérieur à celui des charges négatives : l’ion obtenu est positif et est appelé cation.
Lorsqu’un atome gagne des électrons, les charges négatives dominent : l’ion obtenu est négatif et est appelé anion.
c-conclusion
Lorsqu’on frotte une baguette en verre avec de la laine, le verre perd des électrons au profit de la laine. Il se charge positivement alors que la laine se charge négativement. Il ya échange d’électrons entre les deux.
Pour l’ébonite, il gagne des électrons provenant de la laine donc il se charge négativement
4-conducteurs et isolants
a-conducteurs
Un conducteur électrique est un corps qui permet la circulation des charges électriques
Ex : les métaux, le corps humain, la terre, les objets mouillés, les solutions d’électrolytes (acides et bases) …..
Remarque : en frottant un conducteur les charges se répartissent sur toute la surface du conducteur (schéma)
b-isolants
Un isolant électrique est un corps ne qui permet pas la circulation des charges électriques
Ex : les matières plastiques, le caoutchouc, l’air sec, le bois sec ………
Remarque : en frottant un isolant électrique les charges sont localisées seulement sur la partie frottée de l’isolant. (Schéma) ELECTRISATION PAR FROTTEMENT ET LE COURANT ELECTRIQUE
II-LE COURANT ELECTRIQUE
1-le circuit électrique
Un circuit électrique est une chaine ininterrompue d’éléments constituée d’un générateur reliés à des récepteurs par des fils conducteurs.
Dans un circuit électrique, c’est le générateur qui fournit le courant électrique et les récepteurs reçoivent et transforme ce courant électrique.
Ex de générateurs : pile, batterie, dynamo, groupe électrogène ……..
Ex de récepteurs : ampoules, électrolyseurs, moteurs, appareils électroménagers …
2-symboles des éléments d’un circuit électrique
Quelques symboles conventionnels. |
Schéma d’un circuit électrique simple. |
Remarque : à l’extérieur du générateur, le courant électrique circule de la borne(+) vers la borne(-)
2-la quantité d’électricité
On appelle quantité d’électricité notée q, l’ensemble en valeur absolue de toutes les charges portées par un corps.
q= ne n : nombre d’électrons e= 1,6. 10-19 C Ex :
3-intensité du courant électrique
L’intensité I du courant électrique est la quantité d’électricité qui travers une section de conducteur par unité de temps.
I =q/t=ne/t (I en ampère A. q en C t : temps mis en s) Ex :
Unité dérivée : comme I =q/t alors q = I x t. si I est en A et en h alors q sera en Ah. (1Ah = 3600C)
On mesure l’intensité d’un courant électrique avec un ampèremètre qui est toujours monté en série dans le circuit
5-tension électrique
La tension électrique U ou différence de potentiel (ddp) est la grandeur électrique qui est mesurée avec un voltmètre. L’unité internationale de tension est le volt (V).
6-puissance électrique
La puissance électrique (P) d’un appareil électrique est égale au produit de la tension électrique (U) aux bornes de cet appareil par l’intensité (I) du courant électrique
P = U x I (P en watt ; U en volt ; I en ampère)
7-énergie électrique
L’énergie électrique consommée par un appareil électrique est égale au produit de la puissance électrique (P) par le temps (t) d’utilisation de cet appareil.
On a P =w/t donc W = P x t (W en joule ; P en watt ; t en seconde)
D’où W = U x I x t
Le wattheure est l’unité d’énergie électrique le plus employée.
8-montage en série
Dans un montage en série, l’intensité électrique est la même en tout point du circuit. La tension électrique aux bornes de l’ensemble des éléments montés en série est égale à la somme des tensions électriques aux bornes de chaque ensemble
| UAB = UAC + UCB
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UAB = UPN9-montage en parallèle
Dans un montage en parallèle ou en dérivation, chaque élément est traversé par son propre courant appelé courant dérivé.
Des appareils électriques montés en dérivation sont à la même tension électrique.
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UAB = U1 = U2
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I = I1 + I210-loi des nœuds
On appelle nœud le point de raccordement d’au moins trois branchements. L’intensité des courants qui arrivent à un nœud est toujours égale à celle des courants qui en partent.
ELECTRISATION PAR FROTTEMENT ET LE COURANT ELECTRIQUE
