module 2: l ÉlectricitÉ 2. le magnétisme 3. les circuits électriques 4. l énergie dans les...

Module 2: L ’ÉLECTRICITÉ

• 2. Le magnétisme

• 3. Les circuits électriques

• 4. L ’énergie dans les circuits électriques

• 5. La conservation de l ’énergie

• 6. L ’énergie et ses transformations

• 7. Le Québec et l ’électricité

Le magnétisme

• Les matériaux•magnétiques

attiré/repoussé par un aimant

attiré par un objet en fer

•ferromagnétiques

•non-magnétiques

attiré par un aimant

sans effet sur un aimantsans effet sur un objet en fer

Les matériaux magnétiques SONT des

aimants.

Les matériaux magnétiques SONT des

aimants.

Le magnétisme (résumé)

Subs. magnétiqueSubs.

ferromagnétique

Subs. magnétique

Subs. ferromagnétique

? ?

? ?

attraction

répulsionattraction

attraction aucun effet

Aimants

Aimants

Les formes d ’un champ magnétique

• d ’un aimant droit

NS

Les formes d ’un champ magnétique

d ’un aimant en forme de U

N

S

NS

Le champ magnétique natureld’une boussole

attractionattractionattractionattractionattractionattractionattraction

SUITE ….

L ’aiguille d ’une boussole (la pointe

NORD) pointe TOUJOURS vers un

sud… magnétique

Le champ magnétique natureld’une boussole

Le champ magnétique naturelde la terre

Nord

Sud magnétiqueNord géographique

Sud

Nord magnétiqueSud géographique

La loi des pôlesles pôles semblables

Nord Sud

répulsion

Nord Sud

répulsion

La loi des pôlesles pôles contraires

NordSud

attraction

Nord Sud

attraction

Le champ magnétique autour d’un fil droit

Le champ magnétique autour d’un fil droit

Dans la loi de la main droite….

le pouce indique le sens du courant électrique

les doigts indiquent le sens du champ magnétique

le pouce courant électrique

les doigts champ magnétique

Le champ magnétique autour d’un solénoïde

NordSud

Le champ magnétique autour d’un solénoïde

I

I

Nord

Sud

Le champ magnétique autour d’un solénoïde

Dans la loi de la main droite….

le pouce indique le NORD

les doigts indiquent le sens du courant électrique

le pouce NORD

les doigts courant électrique

Un solénoïde efficace

Fer

Fer

Nickel

Nickel

Cobalt

Cobalt

Ampèremètre

Intensité

Les circuits électriques

• Les conducteurs et les isolants

• La conductibilité des fils conducteurs

• La mesure de l’intensité

• La mesure de la tension

• La conductance

• La résistance

• (suite…..)SUITE ….

Les circuits électriques(suite…)

• La résistance équivalente (circuit série)

• La résistance équivalente (circuit parallèle)

• L ’erreur dans la mesure

• Les lois de Kirchhoff

Les conducteurs et les isolants

Les conducteursélectriques sont...

les métauxles électrolytes

les acidesles basesles sels

solides

liquides

La conductibilité des fils conducteurs

Mauvais conducteur==> trop long

Mauvais conducteur==> diamètre trop petit

Mauvais conducteur==> en nichrome

BON CONDUCTEUR==>

COURT, GROS DIAMÈTRE,

EN CUIVRE ET TORSADÉ

La mesure de l ’intensité

A1A2=

(Ampères)

La mesure de l ’intensité(Ampères)

Dans un circuit, l ’ampèremètre se place en série.

La mesure de la tension

V1

V2

(volts)

La mesure de la tension (volts)

Dans un circuit, le voltmètre se place

en parallèle.

La conductance

G=I

ULa conductance se mesure en Siemens

Inte

nsi

té

(A)

Tension (V)

10 volts5 ampères

10987654321

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

=

0,5 Siemens

La résistance

R=U

ILa résistance se mesure en Ohms

Intensité (A)

Ten

sion

(V)

10 volts

5 ampères

10987654321

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

= 2 Ohms

(suite…..)

La conductance est l’inverse de la résistance !!!G=1/R ou G = I/U

2 Siemens = 1/2 Ohm

La résistance est l’inverse de la conductance !!!R=1/G ou R =U/I

2 Ohms = 1/2 Siemens

La résistance équivalente (circuit série)

R1 = 50

R2 = 100

RE = R1 + R2

RE = 50 + 100

RE = 150 La résistance équivalente d ’un circuit série est toujours plus grande que la plus grande des résistances.

La résistance équivalente (circuit parallèle)

1 1 1

1 2R R RE

1

50

1

100

1

RE

2

100

1

100

3

100

1

RE

RE 100

333 3333,

R1 = 50

R2 = 100

La résistance équivalente d ’un circuit parallèle est toujours plus petite que la

plus petite des résistances.

L ’erreur dans la mesure

L ’erreur absolue correspond à LA MOITIÉ de la plus petite graduation 5volts

2= 2,5 volts

L ’erreur absolue

35 2,5 Volts

L ’erreur dans la mesure

L ’erreur relative correspond au pourcentage (%) d ’erreur

L ’erreur relative

35 2,5 Volts

2,5 X 10035

7, … %

35 Volts 7 %

L’intensité et la tensiondans les circuits séries.

Dans un circuit série, l ’intensité (Ampère) est la même partout.

Dans un circuit série, la tension totale (Volts) est répartie sur

chacun des éléments du circuit.

1A

1A 1A 1A

9V

3V 3V 3V

Dans un circuit parallèle, la tension (Volts) est la même partout.

Dans un circuit parallèle, l ’intensité totale (Ampère) est répartie sur chacun des éléments du circuit.

L’intensité et la tensiondans les circuits parallèles.

9 V

9 V

9 V

9 V

3 A

1 A

1 A

1 A

Première lecture:8203 X 10 = 82030 kWh

Seconde lecture: 9415 X 10 = 94150 kWh

94150 kWh- 82030 kWh=========12120 kW•h

94150 kWh- 82030 kWh=========12120 kW•h

$$$ Le coût de l ’électricité $$$$

60 jours plus tard8 2 03

9 4 15

Suite ….

$$$ Le coût de l ’électricité $$$$(suite)

12120 kW•h

x 0,052 $/kWh

La consommation en kW•hLa consommation en kW•h

Le tarif en vigueurLe tarif en vigueur

630,24 $

$$$ Le coût de l ’électricité $$$$(suite)

Quel est le coût d ’utilisation d’une

ampoule électrique de 100 Watts allumée

durant 200 heures ?

100 W = 0,1 kW

0.1 kW x 200 heures x 0,05 $/kWh = 0,10 $

L ’énergie électrique.

L ’énergie électrique se calcule avec la formule: E= U x I x E= U x I x tt

Quelle est l ’énergie électrique dégagée par une prise de courant de 110 V qui débite 15 ampères pendant

5 minutes ?

U = 110 VI = 15 A t = 5 min. (300 s)

110 V x 15 A x 300 s = 495 000 Joules495 kJoules

E = U x I x t

L ’énergie électrique se mesure en JOULES.

Ce sont des WATTS x secondes.

L ’énergie thermique

L ’énergie thermique se calcule avec la formule: Q= m x c x Q= m x c x tt

Quelle est l ’énergie thermique absorbée par une bouilloire

contenant 2 litres d’eau qui passe de 20°C à 100°C ?

m = 2 litres (2000 grammes)c = 4,19 J/g°C t = 80°C (100-20) 2000 g x 4,19J/g °C x 80°C = 670 400Joules670,4 kJoules

Q = m x c x t

L ’énergie thermique se mesure en JOULES.

NB:. c ==>correspond à la chaleur massique. C ’est une constante qui est

égale à 4,19 J/g°C pour l ’eau.

L ’énergie et ses transformations

L ’énergie électrique se transforme en….

Énergie thermique … dans … un grille pain

Énergie lumineuse … dans … une ampoule électrique

Énergie potentielle … dans … un ascenseur

Énergie cinétique … dans … un moteur électrique

Énergie chimique … dans … une pile rechargeable

Le Québec et l’électricitéEffet de serre et

pluies acides

Centrale au charbon

chimique thermique cinétique électrique

Le Québec et l’électricité

Énergie renouvelable

Centrale hydroélectrique

potentielle cinétique électrique

Inondations de terres

cultivables

Le Québec et l’électricitéCentrale au diesel

Effet de serre et

pluies acides

chimique thermique cinétique électrique

Technologie très simple à installer

et à entretenir

Le Québec et l’électricitéCentrale au nucléaire

thermique cinétique électriquenucléaire

Produits des déchets

radioactifs

Produit BEAUCOUP d’énergie

Le Québec et l’électricitéCentrale au éolienne

cinétique des hélices électriqueCinétique de l ’air

Energie propre et

renouvelable

La source d’énergie n’est pas constante

Fin du module 2