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.
À propos de cette page
Six problèmes de sécurité électrique : une lampe de bureau et ses matériaux, la maquette d’Hugo et son fil égaré, des enceintes au bord d’une piscine, le disjoncteur du salon qui coupe, le lave-linge d’un garage sans terre et une canne à pêche en carbone sous une ligne électrique.
6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je lis tout l’énoncé et je repère les matériaux, les dipôles et ce qui est relié au secteur.
Je classe chaque matériau : conducteur ou isolant ?
Je suis le chemin du courant : un fil seul contourne-t-il des dipôles ? Un corps ferme-t-il une boucle ?
Je cherche la protection qui agit : fusible ou disjoncteur, différentiel et terre.
Je réponds avec le mot exact du cours.
Problème 1 · La lampe de bureau★★★Facile
Une lampe de bureau se branche sur une prise. Sa fiche a deux broches en laiton ; son câble contient deux fils de cuivre, chacun dans une gaine en plastique ; son pied est en plastique et son abat-jour en métal.
1. Le laiton des broches est-il conducteur ou isolant ?
Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, un métal : il est conducteur.
2. Par quels fils le courant va-t-il de la prise à l’ampoule ? Par les fils de .
Le courant passe dans les fils de cuivre.
3. Quel matériau empêche le courant d’atteindre la main qui tient le câble ?
La gaine en plastique est isolante.
4. Un fil dénudé touche l’abat-jour en métal. Une personne qui touche l’abat-jour, les pieds au sol, risque une .
L’abat-jour conduit ; le corps fermerait la boucle jusqu’au sol : électrisation.
Problème 2 · La maquette de la maison★★★Facile
Pour une maquette, Hugo réalise une seule boucle : une pile, un interrupteur fermé, une lampe pour le salon (L1), une lampe pour la chambre (L2) et un petit moteur pour un ventilateur, dans cet ordre. Tout fonctionne. En rangeant, il pose sans le vouloir un fil de connexion dont les deux pinces touchent les deux bornes de L2.
1. Que devient L2 ? Elle est .
Le fil seul contourne L2 : elle est court-circuitée, donc éteinte.
2. L1 brille-t-elle moins fort, pareil ou plus fort qu’avant ?
Il reste moins de récepteurs sur le chemin : le courant est plus intense, L1 brille plus fort (et le moteur tourne plus vite).
3. Ce court-circuit n’est pas dangereux pour la pile, car il reste au moins un sur le chemin du courant.
L1 et le moteur restent sur le chemin : au moins un récepteur.
4. Hugo déplace le fil : ses pinces touchent maintenant la borne + et la borne − de la pile. Que doit-il faire aussitôt ? le fil.
Plus aucun récepteur sur le chemin : court-circuit de la pile, les fils et la pile chauffent. Il faut retirer le fil aussitôt.
Problème 3 · Au bord de la piscine★★★Moyen
Pour une fête, des enceintes branchées sur une rallonge reliée au secteur sont installées au bord d’une piscine. Les enfants sortent de l’eau, mouillés, et veulent changer la musique.
1. L’eau de la piscine contient des sels dissous. Est-elle conductrice ou isolante ?
Avec ses sels dissous, elle est conductrice.
2. Avec la peau mouillée, le corps conduit-il moins bien ou mieux le courant ?
Mouillée, la peau laisse mieux passer le courant.
3. Si un enfant mouillé touche une partie sous tension, le courant qui le traverse peut le blesser : c’est une .
C’est une électrisation, peut-être mortelle.
4. Pour supprimer ce danger, on choisit plutôt des enceintes qui ne sont pas branchées sur le secteur et fonctionnent sur .
Une batterie (ou des piles) fournit une tension faible et n’est pas reliée au secteur.
Problème 4 · Le disjoncteur du salon★★★Moyen
Un soir, le disjoncteur des prises du salon coupe au moment où Maëlle branche une vieille lampe sur une prise. Le câble de la lampe, écrasé sous un meuble, a deux fils de cuivre dont les gaines sont abîmées et qui se touchent.
1. Deux fils qui se touchent ainsi provoquent un .
Les deux fils se touchent sans récepteur entre eux : court-circuit.
2. Le disjoncteur a coupé, car le courant est devenu trop .
Le courant est devenu trop intense : les fils allaient chauffer.
3. Avant de réarmer le disjoncteur, que faut-il débrancher ? La .
On débranche d’abord la lampe abîmée, sinon le disjoncteur recoupera.
4. Dans une installation ancienne, quel dispositif aurait fondu à la place du disjoncteur ? Un
Un fusible : son fil fin fond quand le courant est trop intense ; il faut ensuite le remplacer.
Problème 5 · Le lave-linge du garage★★★Difficile
Un lave-linge à carcasse métallique est installé dans un garage au sol humide. En le touchant, Sacha sent un picotement : un fil abîmé touche la carcasse. On découvre que la prise du garage n’a pas de fil de terre et que l’installation n’a pas de différentiel.
1. Sacha a été traversé par un courant qui l’a blessé, légèrement : il a subi une .
Un courant a traversé son corps : électrisation.
2. Par où le courant de fuite est-il passé pour rejoindre le sol ? Par le de Sacha.
Par le corps de Sacha, conducteur, jusqu’au sol humide.
3. Quel fil, de couleur vert et jaune, aurait évacué ce courant de fuite dans le sol ? Le fil de .
Le fil de terre.
4. Quel dispositif aurait alors coupé le courant aussitôt ? Le .
Le différentiel détecte la fuite et coupe.
Problème 6 · La partie de pêche★★★Difficile
Léo part pêcher au bord d’un étang. Au-dessus de la berge passe une ligne électrique aérienne. Sa canne à pêche, longue de 6 m, est en fibre de carbone.
1. La fibre de carbone est-elle conductrice ou isolante ?
Comme le graphite, la fibre de carbone est conductrice.
2. Les câbles de la ligne sont nus. Quel isolant les entoure ?
C’est l’air qui les isole.
3. Même sans toucher le câble, le courant peut sauter jusqu’à la canne : c’est un électrique.
C’est un arc électrique.
4. La campagne de prévention d’Enedis et de RTE demande de ne faire passer aucun objet à moins de combien de mètres d’une ligne ? m
Jamais à moins de 5 m : Léo doit pêcher loin de la ligne.
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