Tu es ici > et-demain-en-classe.org > Section enfants > Apprendre... avec quoi ? > Farde de synthèses > Sciences

Le courant électrique
SCI25
Dans le cadre d'une pédagogie d'AutoSocioConstruction, Il est important d'aider les enfants à rédiger leurs propres synthèses


l'électricité - la production d'électricité - le courant électrique - le circuit électrique


1. L'électricité

La matière est formée d'éléments chimiques. La plus petite quantité possible d'un élément est l'atome (voir schéma)

L'atome est lui-même formé d'électrons (en jaune), de protons (en rouge) et de neutrons (en vert) qui servent de colle entre les protons.

Un atome vu au microscope

Le noyau de l'atome est représenté en bleu foncé.

Les électrons sont des particules très petites, chargées négativement, qui tournent autour du noyau comme des satellites autour de la Terre.

Les protons, eux, sont chargés positivement.

Les électrons "s'arrachent" facilement de l'atome et peuvent être chargés sur un autre atome. Quand une surface surchargée d'électrons (et donc négative) est mise en contact avec une surface déchargée en électrons (et donc positive), cela provoque des étincelles et des crépitements : de l'électricité.

Certaines substances (les plastiques, le verre) attirent des objets légers après frottement. Tu peux frotter un ballon sur ton pull et puis le présenter au-dessus de la tête de quelqu'un qui a les cheveux courts.

Quand tu enlèves un pull en acrylique, les électrons sont arrachés et déposés sur tes cheveux par exemple. Tu entends alors des crépitements. Si tu es dans le noir, tu pourrais observer des petites étincelles comme des petits éclairs.

Dans les nuages orageux, des courants d'air violents provoquent des frottements entre les particules d'eau ou de glace. Ces nuages forment alors des couches positives et négatives. Des éclairs se produisent alors à l'intérieur des nuages (le plus fréquent) ou entre le nuage et le sol. Un orage moyen produit la puissance électrique d'une petite centrale nucléaire.

2. La production d'électricité

Il est possible de mettre en mouvement et de contrôler la direction des électrons mobiles. On appelle courant électrique le flux permanent d'électrons. On appelle génératrice l'élément qui organise le mouvement des électrons. Les matériaux conducteurs sont composés d'atomes qui ont au moins un électron mobile qui peut circuler au hasard d'un atome à l'autre.

La production de courant électrique par frottement

La production de courant par réaction chimique
 

Le mouvement d'un aimant à l'intérieur d'un fil conducteur enroulé produit de l'électricité

L'acide attire les électrons des atomes de cuivre pour les transmettre aux atomes d'aluminium.

C'est ainsi que l'on fabrique de l'électricité dans les centrales thermiques, avec les éoliennes, dans les barrages hydro-électriques, avec les moulins , avec la dynamo du vélo, dans les centrales nucléaires

La borne en aluminium qui possède des électrons en trop est la borne négative. Celle du cuivre, qui a perdu ses électrons est la borne positive. C'est ainsi qu'est fabriquée l'électricité dans les piles et les batteries.

Fabrique ta pile :

Enfonce un clou en cuivre et un clou en aluminium dans un citron (le citron sera l'acide représenté sur le dessin) Relie les deux clous à des fils électriques. Pour prendre conscience du courant que tu as fabriqué, place les deux extrémités des fils sur ta langue : tu vas sentir un petit pincement (ta langue remplacera l'ampoule du schéma)

Le courant électrique

Le courant électrique est le flux permanent d'électrons qui parcourent un circuit toujours dans la même direction. On mesure en Volts la force avec laquelle voyagent les électrons. On mesure en watts la quantité d'électrons mis en circulation (ou la puissance électrique).

 

une génératrice

Si tu utilises un petit aimant et un petit fil, pour réaliser cette expérience, seuls quelques électrons se déplacent et tu ne pourras allumer que faiblement une petite ampoule. Mais si tu fais tourner un aimant très puissant dans une bobine qui comporte des dizaines de tours, le flux d'électrons peut devenir considérable et tu verras ton ampoule s'illuminer beaucoup plus fort.

Dans les "usines à électricité", on fait tourner plusieurs aimants très puissants dans plusieurs bobines qui comportent des milliers de tours, le flux d'électrons devient considérable. C'est ainsi qu'on peut obtenir par exemple du courant à 2 200 volts dans les centrales hydroélectriques.

Attention !Pour toutes tes expériences, n'utilise que du courant fourni par des piles (maximum 9 volts). Le courant qui circule dans les circuits électriques des maison peut t'électrocuter !

Le circuit électrique.

Tous les circuits comportent une source d'énergie (une pile par exemple), un conducteur dans lequel le courant peut circuler (fil de cuivre par exemple) et une ou plusieurs résistances (des ampoules par exemple)

Dans les conducteurs, chaque atome a au moins un électron mobile, qui peut circuler au hasard, d'un atome à l'autre. Quand on branche un générateur (pile par exemple) aux bornes du conducteur, les électrons vont tous se diriger dans la même direction : comme les électrons sont négatifs, ils seront repoussés par la borne négative et attirés par la borne positive.

Circuits simples

Circuit simple avec autre conducteur (attache trombonne)

Circuit simple avec plusieurs ampoules en parallèle

Circuit simple avec plusieurs ampoules en série

Clique ici si tu veux me raconter ce que tu as retenu de cette synthèse.

Clique ici pour accéder aux fichiers d'exercices

Si tu me les fais parvenir (uniquement en version .doc à l'adresse mvisart@swing.be), je te les renverrai corrigés.

A bientôt ?

- mise à jour le 1 janvier 2005 -
- Toutes les pages de ce site sont reproductibles avec mention des références - Merci - Michèle Visart