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Electrocinétique

1° Les bases

Un premier chapitre pou débutant(e)s.

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Courant électrique. Intensité
Récapitulation des formules du cours d'électrocinétique :

 
Le mot "Électrocinétique" contient le suffixe "cinétique"
qui vient d'un mot grec ancien qui signifiait "mouvement".
Lequel a aussi donné "cinéma" - images qui bougent -.
L'électrocinétique est l'étude du mouvement des charges électriques
dans les conducteurs du courant électrique.
(C'est ce mouvement qu'on appelle courant électrique)
CETTE
PAGE
Ne confondons pas avec l ' "Électrostatique" est l'étude des forces
que les charges électriques exercent entre-elles, même à l'arrêt,
du fait seulement de leur plus ou moins grande proximité.
Dans ce
même site
ici :
Ni avec l ' "Électrodynamique"
qui traite des forces que les charges élecriques exercent entre-elles
du seul fait de leur mouvement relatif les unes par rapport aux autres.
Techniques associées : moteurs et générateurs électriques -
Dans ce
même site
ici :



Circuit électrique
Préambule destiné à celles et ceux qui ne connaissent pratiquement rien à l'électricité.
Les autres passent à la suite en cliquant ici :

1° Un montage facile à réaliser chez soi


Le montage de cette cette figure a été réalisé avec les pièces récupérées d'une lampe de poche.
Il comprend :

  • Une petite ampoule.

  • Une pile plate du commerce, mais n'importe quel aute type de pile conviendrait ...

  • Des fils de jonction conducteurs reliant les divers éléments du montage.
    Ce sont des fils métalliques.
    Mieux vaut choisir des fils électriques sous gaine isolante pour éviter les contacts accidentels entre-eux.

  • Un interrupteur
    Permet d'assurer ou non la continuité métallique du circuit
    par une manoeuvre simple à deux positions
    • Position interrupteur fermé :
      Sa partie métallique touche simultanément les deux pôles (gros points sur le dessin ci-dessus)

    • Position interrupteur ouvert :
      La partie métallique de l'interrupteur reste écartée des deux pôles.
Les mots en gras précisent le vocabulaire de la profession à adopter.

2° Expérience :

  • Interrupteur fermé (à gauche) : l'ampoule s'allume
  • Interrupteur ouvert (à droite)  : l'ampoule s'éteint

3° Circuit électrique

Le mot "CIRCUIT", à prendre au sens habituel (circuit de courses : auto. p. ex.),
désigne un parcours fermé.

Ici, ce sont des charges électriques qui "tournent" dans ce circuit quand on ferme l'interrupteur.
Le déplacement de ces charges constitue le courant électrique.

Le passage de ce courant électrique a ici pour effet d'éclairer la lampe.
En fait, le courant échauffe jusqu'au blanc le filament de la lampe.

Nous verrons plus tard d'autres effets intéressants du courant électrique,
entre autre ceux qui permettent de réaliser des moteurs électiques, etc.

Vocabulaire de la profession...

  • Tant que l ' INTERRUPTEUR est OUVERT (fig. de droite)
    Le CIRCUIT EST OUVERT. L'ampoule est éteinte. Le courant ne passe pas.

  • Lorsque l'INTERRUPTEUR EST FERMÉ (fig. de gauche).
    Le CIRCUIT est FERMÉ. L'ampoule s'éclaire. Le courant passe.

Dipôles

On nomme DIPÔLE tout élément d'un circuit comportant deux bornes (aussi nommées "pôles").

Exemples dans le circuit précédent :


La pile, l'ampoule, l'interrupteur, sont des dipôles.
Chacun possède deux bornes pour être électriquement relié au circuit.
Il existe également des quadripôles (p.ex. les amplificateurs, c.f. cours d'électronique : )

Fonctions des dipôles constituant le circuit précédent

  • Le GÉNÉRATEUR de courant électrique (ici une banale pile plate de 9V que l'on trouve partour dans le commerce) a pour fonction d' impulser les charges électriques contenues dans les conducteurs du circuit.

    Ce déplacement de charges constitue ce qu'on nomme le "courant électrique" dans le ciruit.

    Le générateur y parvient si le circuit n'est pas coupé.
    "Coupé" signifiant que certaines partie du circuit ne sont pas conductrices.
    Ex. lorsque l'interrupteu est ouvert, l'espace entre ses contacts internes est constitué par l'air ambiant qui n'est pas conducteur (à des tensions de quelques vots seulement).

    • Le générateur possède deux pôles ou bornes. C'est un dipôle.
      Dans la pile de l'exemple, ce sont deux lames : une courte une longue.

    • Un pôle est marqué PLUS l'autre MOINS. - Pôle plus, pôle moins - .

      Nous verrons qu'un problème surgit lorsqu'on veut définir un sens au courant électrique. C'est qu'il existe des charges électriques positives et des négatives.

      Pour l'heure, sachez qu'on a défini un sens conventionnel pour le courant électrique.
      Nous verrons dans un deuxième temps quel type de charges se déplacent dans le sens conventionnel et quel type dans le sens contraire du sens conventionnel.
      Nous analyserons plus tard ce problème ici :

      Sens conventionnel :

      • Dans la partie du circuit externe au générateur,
        le sens conventionnel est orienté du pôle plus au pôle moins du générateur.

      • A l'intérieur du générateur
        le sens conventionnel est orienté du pôle moins au pôle plus.

        Il y a continuité du sens conventionnel entre l'extérieur et l'intérieur du générateur.

  • Un INTERRUPTEUR (fermé à gauche sur la figure , ouvert à droite)

    • Fermé :
      le courant impulsé par le générateur peut passer dans le circuit.

    • Ouvert :
      l'air entre les deux bornes du l'interrupteur n'est pas conducteur de l'électricité.
      Le circuit est coupé. Le courant ne peut pas passer dans le circuit.

  • Une AMPOULE de lampe de poche

    • Attention ! J'ai ici choisi une ampoule dite à "incandescence"
      (Pas un autre type tel que des ampoules à diodes etc.)

    • Cette ampoule enferme un filament.
      C' 'est un fil très fin qui sera chauffé à blanc (incandescence)
      par le passage du courant.

      C'est cette incandecescence qui produit de la lumière.

    • Sans l'enveloppe de de verre, le filament incandescent brûlerait rapidement à l'air.
      On la remplit d'un gaz chimiquement inerte qui ne corromp pas le filament pendant l'ignition.

    • L'ampoule à incandescence fut mise au point par l'équipe de chercheurs sous la direction de Thomas Edison en 1879 !

    • L'ampoule à incandescence nous montre l'un des effets importants du courant électrique : l'échauffement des conducteurs que ce courant traverse.
      Nous appellerons plus loin cet effet l' "Effet Joule" du nom du chercheur anglais James Prescott Joule qui fut le premier à le décrire vers 1860.

      Prenez garde !
      Si vous choisissez mal les fils conducteurs de votre installation électrique, leur échauffement peut provoquer un incendie. Ce qui arrive malheureusement trop souvent.

      Nous verrons bientôt comment on peut l'éviter par quelques calculs simples d'électrocinétique. Et surtout, par l'utilisation de coupe-cricuit automatiques appropriés (disjoncteurs magnétothermiques).
Détail de l'intérieur d'une ampoule à incandescence pour phare d'automobile.
Vous observez les deux fins filaments entortillés en boudin.



L'un pour "pleins phares"
L'autre pour position "Code" : un réflecteur renvoie la lumière vers le bas
pour ne pas gêner les conducteurs venant en sens inverse.
(J'ai ici retourné la lampe sens dessus-dessous pour que vous puissiez le voir).


Générateurs - Récepteurs


Vocabulaire


1° Pôles d'un générateur

"Pôles" ou "bornes" sont ici presque synonymes,
bien que dans "pôle" il y a en plus, une notion de dissymétrie.
(Comme les géographes opposent le pôle Nord au pôle Sud)

Observez en effet que la pile de la fig. du début a un Pôle plus et un Pôle moins.
Le pôle plus, dans le modèle de pile présenté, est la lame courte.
Pour beaucoup d'autres piles cylindiques, le pôle plus est la petite borne métallique centrale
au sommet du cylindre, le pôle moins étant le vase métallique qui la contient.

2° Générateurs et Récepteurs

Sans générateur quelque part dans un circuit : pas de courant !

Une ampoule électrique ne produit pas d'électricité.
On doit la lui fournir grâce à un générateur quelque part dans le circuit (fermé).
C'est un récepteur.

Un dipôle est générateur s'il fournit de l'énergie électrique.

Un dipôle est dit récepteur s'il en absorbe (consomme) de l'énergie électrique
pour la transformer en d'autres formes d'énergie :
thermique pour les ampoules et le radiateurs de chauffage
mécanique pour les moteurs, etc.

3° Quelques exemples de générateurs

  • Les divers types de PILES
  • Les batteries d'accumulateurs (celles des automobiles, par exemple).
  • Les centrales hydroélectriques des barrages de rivière.
  • Les centrales nucléaires.
  • Les éloliennes.
  • Les cellules solaires (produisent de l'élecricité quand elles sont éclairées)
  • etc..

Questions

Avons-nous bien compris ? Questions...

Pour faire couler l'eau on ouvre le robinet, n'est-ce pas ?
Et pour allumer la lumière que fait-on à l'interrupteur,
on l'ouvre ou on le ferme ?
Pour la réponse, cliquer ici :
Au fait, pourquoi le fait d'ouvrir l'interrupteur interromp le passage du courant ?
Réponse, ...mais réfléchissez avant pour vôtre intérêt,...ici :
N'y a-t-il pas des cas où l'air conduit manifestement l'électricité ? Réponse :

Batterie de Tests

Voici une liste déroulante d'appareils électriques bien connus.
Certains sont des générateurs, certains sont des récepteurs.

Faites votre choix dans la fenêtre de gauche.
(Le menu déroulant apparaît quand on cliqua sur la flèche vers le bas à droite de la fenêtre)

Cliquer sur le nom d'un appareil.
Cliquer sur le bouton "Poposer comme générateur"
Essayez de trouver par vous-même la réponse avant que ce soit le machine qui vous la donne !
Voir réponse dans la fenêtre de droite.

Si c'est un générateur la réponse sera : "Vrai ! " sinon, ce sera "FAUX"

Choix
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Réponse

 

 

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