Ressources · 5ᵉ · Physique
Électricité : conducteurs, isolants et sécurité
Conducteurs et isolants électriques, solides et liquides ; le court-circuit d’une lampe ou de la pile ; le corps humain conducteur, l’électrisation et les dangers du secteur ; fusible, disjoncteur, différentiel et prise de terre.
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Électricité : conducteurs, isolants et sécurité
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Conducteurs et isolants ★★
(4 pts)Avec un testeur à DEL (pile, résistance, DEL et deux pinces), une élève teste six objets.
| Ce qu’on teste | Matériau | La DEL… |
|---|---|---|
| une chaîne de vélo | acier | s’allume |
| une coque de téléphone | silicone | reste éteinte |
| un tube de rideau | aluminium | s’allume |
| de l’eau gazeuse | eau et sels minéraux dissous | s’allume faiblement |
| un bâtonnet de glace | bois sec | reste éteinte |
| une tige de graphite | graphite | s’allume |
- a)Range ces six objets en conducteurs et en isolants.
- b)Avec un testeur à lampe, un des objets conducteurs risque de ne rien faire briller. Lequel ? Pourquoi ?
- c)Pourquoi ne faut-il pas conclure qu’un objet est isolant si la DEL reste éteinte alors que les pinces touchent sa peinture ?
- d)Un camarade affirme : « le bois est toujours isolant ». Corrige-le.
Exercice 2 – Repérer un court-circuit ★★
(4 pts)Avant que l’on branche le fil seul (ses branchements sont les points noirs), tous les récepteurs fonctionnaient quand l’interrupteur K était fermé.
- a)Schéma 1 : quel dipôle est court-circuité ? Que deviennent L1 et L2 ?
- b)Schéma 2 : pourquoi ce circuit est-il dangereux ? Que faut-il faire ?
- c)Schéma 3 : K est ouvert. Que fait chaque lampe ? Que change la fermeture de K ?
- d)Explique pourquoi le court-circuit du schéma 1 n’est pas dangereux pour la pile, alors que celui du schéma 2 l’est.
Exercice 3 – Le corps humain et le secteur ★★
(4 pts)Un samedi, Yanis veut remplacer l’interrupteur mural de sa chambre. Il éteint la lumière, puis commence à dévisser l’interrupteur.
- a)Pourquoi le corps humain conduit-il le courant ? Pourquoi est-ce plus grave avec la peau mouillée ?
- b)Quelle est la différence entre une électrisation et une électrocution ?
- c)Quelle erreur Yanis commet-il ? Que doit-il faire avant de toucher l’interrupteur ?
- d)Explique, avec le mot « boucle », pourquoi on peut être électrisé en touchant un seul fil, la phase.
Exercice 4 – Protéger l’installation et les personnes ★★★
(4 pts)Dans une vieille maison, le tableau électrique contient des fusibles, et l’installation n’a pas de différentiel.
- a)Un fusible fond chaque fois que l’on branche ensemble deux radiateurs et le four sur une multiprise. Nomme ce phénomène et explique le rôle du fusible.
- b)Un voisin propose de remplacer le fusible fondu par un fil de cuivre « qui ne fondra plus ». Pourquoi est-ce dangereux ?
- c)Cette maison n’a pas de différentiel. Quel danger reste-t-il pour les personnes ? Quel dispositif faut-il installer, avec quel fil ?
- d)Le nouveau sèche-serviettes de la salle de bains porte le symbole d’un carré dans un carré. Que signifie ce symbole ?
Exercice 5 – Corriger des affirmations ★★★
(4 pts)Chaque phrase contient une erreur. Explique-la, puis corrige la phrase.
- a)« L’eau conduit toujours le courant. »
- b)« Un court-circuit coupe le circuit, donc il est sans danger. »
- c)« Les piles de la classe ne font rien quand on les touche, donc une prise de la maison non plus, si on la touche rapidement. »
- d)« Dans une boucle, si je relie par un fil seul les bornes d’une lampe, toutes les autres lampes s’éteignent. »
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Électricité : conducteurs, isolants et sécurité
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Exercice 1 – Conducteurs et isolants ★★
(4 pts)- a)Conducteurs : la chaîne de vélo, le tube de rideau, l’eau gazeuse, la tige de graphite. Isolants : la coque en silicone, le bâtonnet de bois sec. (1)
- b)L’eau gazeuse : elle conduit, mais mal (la DEL ne s’allume que faiblement). Le courant serait trop faible pour faire briller une lampe ; la DEL est plus sensible. (1)
- c)La peinture est isolante : elle empêche le contact avec le matériau. Il faut toucher le matériau nu (gratter la peinture) avant de conclure. (1)
- d)Le bois n’est isolant que sec : mouillé, il contient de l’eau avec des sels dissous et peut conduire un peu. (1)
Repère — Métaux, graphite, eau avec des sels dissous : conducteurs. Plastiques, caoutchouc, verre, bois sec : isolants.
Exercice 2 – Repérer un court-circuit ★★
(4 pts)- a)Le moteur est court-circuité : il s’arrête. L1 et L2 restent sur le chemin du courant : elles brillent plus fort. (1)
- b)Le fil seul contourne L1 et L2 : il ne reste que l’interrupteur fermé sur le chemin entre les bornes de la pile, aucun récepteur. C’est un court-circuit de la pile : le courant est très intense, les fils et la pile chauffent. Il faut ouvrir K ou retirer le fil aussitôt. (1)
- c)Le fil seul contourne K et L2 : il ferme la boucle à la place de l’interrupteur ouvert. L2, court-circuitée, reste éteinte ; L1, seule sur le chemin du courant, brille, plus fort que lorsque L1 et L2 brillaient ensemble. Fermer K ne change rien : K est contourné par le fil seul. (1)
- d)Dans le schéma 1, les lampes restent sur le chemin du courant et le freinent ; dans le schéma 2, plus aucun récepteur ne freine le courant, qui devient très intense. (1)
Méthode — Je suis le chemin qui passe par la pile et le fil seul : reste-t-il au moins un récepteur ?
Exercice 3 – Le corps humain et le secteur ★★
(4 pts)- a)Il contient beaucoup d’eau et de sels : il est conducteur. Mouillée, la peau laisse encore mieux passer le courant, qui traverse le corps plus facilement. (1)
- b)Électrisation : un courant traverse le corps et provoque des blessures plus ou moins graves. Électrocution : électrisation qui entraîne la mort. (1)
- c)Éteindre la lumière ne coupe pas tous les fils : l’interrupteur reste relié au secteur (230 V). Il doit couper le courant au tableau électrique (disjoncteur du circuit) avant d’intervenir. (1)
- d)Si Yanis touche la phase alors que ses pieds touchent le sol, son corps ferme une boucle entre la phase et la terre : le courant entre par la main et rejoint le sol en traversant le corps. (1)
Repère — Le courant ne traverse un corps que s’il y trouve une boucle : un fil et le sol, ou deux fils.
Exercice 4 – Protéger l’installation et les personnes ★★★
(4 pts)- a)C’est une surcharge : trop d’appareils tirent leur courant par le même fil, le courant devient trop intense et les fils chauffent. Le fil fin du fusible fond et ouvre le circuit avant que les fils ne prennent feu. (1)
- b)Le fil de cuivre ne fondrait pas : en cas de surcharge ou de court-circuit, plus rien n’ouvrirait le circuit ; les fils chaufferaient et pourraient provoquer un incendie. (1)
- c)Si un fil abîmé touche la carcasse métallique d’un appareil, ou si quelqu’un touche la phase, le courant peut traverser une personne : rien ne coupe, car le fusible ne voit pas ce courant trop faible pour lui. Il faut un différentiel, et relier les carcasses métalliques à la terre par le fil vert et jaune. (1)
- d)C’est un appareil à double isolation : aucune partie qu’on peut toucher ne peut être mise sous tension ; il n’a pas besoin de fil de terre. (1)
Le point clé — Fusible et disjoncteur protègent les fils (courant trop intense) ; différentiel et terre protègent les personnes (fuite de courant).
Exercice 5 – Corriger des affirmations ★★★
(4 pts)- a)L’eau distillée conduit très mal : ce sont les sels dissous qui rendent l’eau conductrice. Correction : « L’eau qui contient des sels dissous conduit le courant. » (1)
- b)Au contraire, le courant passe trop facilement : sans récepteur, il devient très intense et fait chauffer les fils et la pile (brûlure, incendie). Correction : « Un court-circuit de la pile est dangereux. » (1)
- c)Les piles ont une tension faible (quelques volts) ; la prise fournit 230 V, une tension qui peut électriser et tuer, même en un instant. Correction : « Une prise de la maison est dangereuse. » (1)
- d)Seule la lampe contournée s’éteint ; les autres restent sur le chemin du courant et brillent plus fort, sauf s’il ne reste plus aucun récepteur (court-circuit de la pile). Correction : « … cette lampe s’éteint et les autres brillent plus fort. » (1)
Erreur fréquente — Confondre « court-circuit » et « circuit coupé » : dans un court-circuit, le courant passe trop facilement.
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Ce contrôle de physique 5ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Électricité : conducteurs, isolants et sécurité » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Conducteurs et isolants ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Repérer un court-circuit ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Le corps humain et le secteur ★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Protéger l’installation et les personnes ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Corriger des affirmations ★★★/ 4 pts
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Électricité : conducteurs, isolants et sécurité » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de cinquième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Électricité : conducteurs, isolants et sécurité » du programme officiel de physique en cinquième.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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