Le brin de sciences

L'intensité du courant électrique se mesure en ampère. L'ampère peut être convertit en mA (comme les m et les mm)

On constitue un circuit électrique avec plusieurs lampes, un générateur et  plusieurs ampèremètres.

On remarque que l'intensité du courant électrique est toujours la même dans un circuit série (Loi de l'égalité de l'intensité).

Mais, les lampes n'ont pas toutes besoin de la même intensité du courant électrique. Si une lampe brille plus que les autres dans un circuit c'est donc simplement parce qu'elle est plus puissante.

Peu importe  l'emplacement de la lampe (si elle est plus proche du générateur ou non) cela ne changera pas l'intensité du courant électrique qu'elle reçoit.

Remarque: le courant ne peut pas passer si la boucle n'est pas fermée.

Léa, Lysa, Sohan, Tasha, Victoria

L'émetteur envoie un signal au récepteur.

Nous savons que le son se propage grâce à la matière (air, eau etc.). Le son se propage en comprimant et décomprimant la matière. Les ondes sonores ne se propagent pas dans le vide. Pour communiquer dans le vide, on peut utiliser comme signal des ondes électromagnétiques. Elles peuvent être des ondes radios, de la lumière, etc. (selon les longueurs d'ondes).  Elles se propagent à la vitesse de la lumière (300 000km/s).

Pour calculer la durée,t , entre l'émission et la réception, on peut faire le calcul suivant :

v: vitesse du signal, d : distance entre l'émetteur et le récepteur

Exemple : Les talkie-walkies émettent une onde radio par l'intermédiaire d'une antenne.

Anna, Ines, Mathis, Mohamed, Sara, Vivien

Les ondes sonores ne se propagent que dans les milieux matériels (air , eau, solides) contrairement aux ondes électromagnétiques¹ (ondes radios, lumière etc.) qui se propagent même dans le vide.

Donc pour communiquer entre la terre et des stations spatiales, on peut utiliser des ondes radios ou de la lumière.

Exemple d'une émission depuis l'ISS : L'émetteur est une antenne sur l'ISS. Le signal est l'onde radio et le récepteur est une antenne sur la Terre.

Remarque lors de la communication avec un laser : Les lasers peuvent être dangereux pour l’œil.

Pour calculer le délai de communication entre un émetteur et un récepteur on doit faire :

t: délai, d : distance entre l'émetteur et le récepteur, v : vitesse du signal

¹Il existe différents types d'ondes électromagnétiques selon la distance qui sépare le sommet des « vagues » qui cmposent l'onde: ondes radios, lumière, rayon X, rayon gamma

Benjamin, Eliot, Jaysim, Jonathan,Kenan Matina

L'énergie électrique utilisée par un appareil  dépend de la durée d'utilisation et de la puissance de l'appareil. Pour calculer cette énergie , on utilise la relation :

E=P.t

Quand la puissance, P, est en Watt, la durée d'utilisation de l'appareil s'exprime en secondes. L'énergie utilisée s'exprime alors en Joules.
Quand la puissance, P, est en kW, la durée d'utilisation de l'appareil s'exprime en heures. L'énergie utilisée s'exprime alors en kW.h.

La consommation quotidienne d'énergie électrique peut être couverte par des panneaux solaires. Ils convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique.

Carla, Elisa,  Ismail, Lyna, Rolf

L'intensité se mesure en ampère grâce à un ampèremètre. La tension se mesure avec un voltmètre.

Un circuit en dérivation est constitué d'une branche principale et de plusieurs branches dérivées. La somme des intensités des branches dérivées est égale à l'intensité de la branche principale.

Plus on rajoute de lampes en dérivation, plus il y a de branche dérivées et plus l'intensité est forte dans la branche principale.

La puissance (en Watt ou Joules/secondes) est la vitesse à laquelle un dipôle convertit de l'énergie. La puissance électrique d'un dipôle peut se calculer avec la relation :

P=U.I ou I= P/U (P: puissance en Watt, U: tension en Volt, I : intensité en ampère)

Remarque: Dans un circuit dérivation la tension est la même aux bornes de tous les dipôles.

Eden voulait évoquer la transformation de l'énergie électrique en énergie thermique par un fusible mis dans la branche principale. Si l'intensité est trop forte alors le fusible fond et se coupe. Il agit alors comme un interrupteur ouvert.

Capucine, Chanel, Lise, Melissa

Un ampèremètre mesure des intensités en ampère. On peut mesurer la tension grâce à un voltmètre. La somme des intensités des branches dérivées est égale à l'intensité de la branche principale. Donc dans un circuit en dérivation, plus  on rajoute de lampes plus l'intensité augmente dans la branche principale.

Plus la puissance est élevée plus lampes émettent de la lumière. La puissance est l'énergie convertie à chaque seconde. Plus la lampe est puissante plus elle est traversée par une intensité élevée.

On peut calculer l'intensité d'une lampe avec la relation :

I=P/U   I: intensité en ampère, P: puissance en Watt, U tension en volt

Remarque : La tension aux bornes des lampes est la même dans un circuit en dérivation. Dans une installation domestique la tension est de 230V.

Un circuit est protégé par un fusible mis dans la branche principale. Un fusible convertit l'énergie électrique en énergie thermique. Lorsqu'il y a trop d'intensité dans la branche  principale, le fusible fond.

Auriane, Benoit, Kyllian, Léo, Matteo, Najib, Pierre-Etienne, Sufwan

Dans un circuit, on peut mesurer l'intensité à l'aide d'un ampèremètre.

Dans les installations domestiques les dipôles sont en dérivation. Or dans un circuit en dérivation la tension est la même dans tout le circuit. Dans nos maisons, la tension efficace est de 230V.

Plus l'intensité des branches dérivées augmente, plus l'intensité de la branche principale augmente. Donc, plus il y a de lampes en dérivation dans un circuit plus l'intensité de la branche principale augmente et plus l'énergie thermique augmente (conversion énergie électrique en énergie thermique) . S'il y a  trop d'intensité, il y a surchauffe dans les fils et il peut y avoir un incendie. Un fusible mis sur la branche principale protège l'installation électrique. Il fond et coupe le circuit si l'énergie thermique est trop élevée.

L'intensité,I,  en ampère (A) dépend de la puissance,P, d'un dipôle en Watt (W). On peut calculer l'intensité qui traverse un dipôle en faisant : P=U.I ou I=P/U.

La puissance est l'énergie transformée par un appareil à chaque seconde.

Jules, Julie, Mattéo, Rémy, Sophie

On peut mesurer une intensité avec un ampèremètre. Pour des dipôles en dérivation, l'intensité de la branche principale est égale à la somme des intensités des branches dérivées. Donc plus l'intensité des branches dérivées est grande  plus l'intensité de la branche principale est élevée. De même, plus il y a de dipôles en dérivations plus l'intensité de la branche principale est élevée.

L'intensité dépend de la puissance des récepteurs. La puissance est l'énergie électrique convertit par un récepteur à chaque seconde.

P=U.I ou I= P/U(P puissance en Watt, Tension en Volt, Intensité en Ampère)

Remarque, dans un circuit en dérivation la tension est la même partout.

Lorsqu'un fusible est traversé par un courant électrique, il convertit l'énergie électrique en énergie thermique. Si l'intensité est trop forte, il fond et coupe le circuit. Il protège l'installation électrique.

Arwen, Eva, Kelly, Lyla,  Marius, Patrycja

Contrairement au circuit en dérivation, dans les circuits série l'intensité est la même partout et la tension du générateur se répartit entre les récepteurs.

Dans les circuits en dérivation, l'intensité de la branche principale se répartit entre les branches dérivées.

Le fusible permet de convertir l'énergie électrique en énergie thermique. Il sert à ce qu'il n'y ait pas trop d'intensité dans le circuit. S'il y a  trop d'intensité dans le circuit, le fusible fond et coupe le circuit. Plus  on ajoute de  dipôles en dérivation, plus l'intensité augmente.

Alexandre, Alix, Julien, Maëlys, Maxime Téo

Dans un  circuit en dérivation l'intensité de la branche principale se répartit dans les branches dérivées. Donc, lorsque nous avons deux lampes en dérivation dans un circuit la somme des intensités des courants électriques qui traversent les deux lampes est égale à celle du générateur. (Contrairement au circuit série où on applique la loi d'égalité des intensités. )

Donc lorsqu'on rajoute une lampe en dérivation aux bornes d'une autre lampe alors l'intensité de la branche principale augmente

Pour protéger un circuit et éviter un incendie, on peut mettre dans la branche principale un fusible qui fond si trop de dipôles sont mis en dérivation. Le fusible convertit l'énergie électrique en énergie thermique.

Alexandre, (Anna), Bleuenn, Mohamed, Sarah

Les circuits électriques peuvent mettre en jeu diverses énergies : lumineuse, mécanique, thermique, électrique.

Les produits chimiques de la pile permettent d'alimenter un circuit électrique. L'énergie chimique est convertie en énergie électrique.La lampe (ou la DEL) est reliée à la pile par des fils connexions qui transportent l'électricité.  La lampe brille et produit de la chaleur. La lampe a converti l'énergie électrique en énergie lumineuse et thermique.

Le moteur alimenté par une pile tourne. Un moteur permet de convertir l'énergie électrique en énergie mécanique.

Pour qu'il y ait du courant électrique dans un circuit, celui-ci doit être fermé.

Ambre, Axelle, Clara, Erwan, Imane, Nélia, Noor, Jade D.

Le voltmètre mesure la tension en volt. Il se branche en dérivation.

Si on met des lampes en série la tension du générateur est divisée entre les dipôles. (Loi d'additivité des tensions)

Mais lorsqu'elles sont branchées en dérivation, chaque lampe reçoit la même tension (Loi d'égalité ou d'unicité des tensions)

Chaïma, Gabriel, Hanaé, Lucas, Lyna

Dans un circuit en dérivation,  on peut éclairer simultanément plusieurs lampes sous leur tension nominale.  Grâce au voltmètre (qui se branche en dérivation), on peut mesurer la tension des lampes.  On constate donc que la tension est identique (C'est la loi des tensions dans un circuit en dérivation). On peut donc vérifier que les lampes sont sous leur tension nominale.

Remarque : Les lampes peuvent alors être allumées indépendamment dans un circuit dérivation.

Benjamin, Jonathan, Kenan, Léonardo, Mathis

La force exercée par une planète sur un objet est le poids. Un dynamomètre peut servir à mesurer une force en newtons et donc le poids. Sur Terre l'intensité de la pesanteur (9,81N/kg) est plus forte que sur la Lune (1,62N/kg).

Le poids dépend de la masse de l'objet  et de l'intensité de la pesanteur.

P=m.g

P: poids (en newtons), g: intensité de la pesanteur (en N/kg) et m: masse (en kg)

La masse ne dépend que de l'objet.

Remarque : une force se représente par une flèche. Il faut faire à son point d'application. Par exemple : le poids se représente à partir du centre d'un objet.

Exemple: le shoot

Eva, Kelly, Marius, Patrycja

Le dynamomètre peut servir à mesurer le poids,P, (en N) d'un objet de masse, m. Pour calculer le poids d'un objet sur une planète on fait :

P=m.g

m: masse en kg;  P: poids en newtons et g intensité de la pesanteur N/kg

L'intensité de la pesanteur dépend de la gravité. L'intensité de pesanteur est 6 fois moindre sur la Lune ( 1,62N/kg) que sur la Terre (9,81N/kg). La force qui s'exerce sur un objet (le poids) n'est donc pas la même sur la Lune que sur la Terre. La masse, elle, ne change pas.

Une force se représente par une flèche. On doit être vigilant au point d'application de la force. Par exemple: le poids se représente à partir du centre de l'objet.

Exemple: le shoot

Jules, Julie,  Léon, Mattéo, Rémy

L'intensité de la pesanteur sur la Lune et sur la Terre n'est pas pareille (Sur la Lune: g_L=1,62N/kg et sur la Terre g_T=9,81N/kg). Sur la Lune la gravité est donc moins élevée que sur la Terre.

Or selon l'intensité de pesanteur la force exercée sur un objet varie. Cette force est le poids.

On peut la calculer en faisant :

P=m.g

P: poids (en N); m: masse en (kg) et g intensité de la pesanteur en N/kg

L'appareil qui sert à mesurer une force en newtons est appelé dynamomètre.

Une force se représente par une flèche. Lorsqu'on représente une force, il faut être vigilant à son point d'application. Le poids se représente à partir du centre de l'objet.

Exemple: le shoot

La masse d'un objet, elle,  ne change pas sur Terre ou la Lune.

Aswann, Cécile, Liam, Stellia

Pour recevoir un signal lumineux, il faut qu'il soit transmis à l'oeil. Pour transmettre un signal lumineux bloqué par un objet opaque, on peut faire un système de relais. Les relais reçoivent le signal et le renvoient.

Azza, Lea Milo, Romain, Solène, Wacyl

Nous avons vus 2 types d'énergie : l'énergie de position (énergie potentielle de pesanteur) et l'énergie cinétique. Ce sont deux énergies mécanique. L'énergie cinétique est l'énergie de la vitesse. L'énergie cinétique varie en fonction de deux facteurs : la masse et la vitesse. 

Lors d'une chute un objet transforme l'énergie de position (sa hauteur diminue) en énergie cinétique  (sa vitesse augmente).

Au moment du choc, il perd toute l'énergie cinétique qui passe dans l'impact.  L'énergie cinétique (masse et vitesse)  influence l'impact sur la Lune.

Ec : énergie cinétique en Joules;       m : masse en kg;    v : vitesse du projectile en m/s

Anouk, Cecile, Clara, Emma, Liam, Stélia

Pour transmettre une information, nous avons besoin d'un émetteur et d'un récepteur. L'émetteur crée le signal et le récepteur le reçoit. Un signal permet de transmettre une information entre l'émetteur et le récepteur.

Le signal peut être de la lumière. Il suit alors une ligne droite jusqu'au récepteur.

Exemple :
_les drapeaux
Nous avons établi un code avec des drapeaux. On utilise des relais ou le code est reçu et  retransmis jusqu'à destination . L'émetteur est le drapeau. Le signal est la lumière diffusée par le drapeau.. Le récepteur est l'oeil de la personne qui reçoit le message.

-le feu:
Nous avons établi un code avec du feu allumé sur des tours. L'émetteur c'est le feu. Le signal est la lumière émise. Le récepteur est l'oeil de la personne qui reçoit le message.

Ambre, Axelle, Jade D., Léna, Nélia, , Yannis

Le multimètre mesure à la fois la tension et l'intensité. Il contient :
-un ampèremètre qui mesure l'intensité en ampère dans le circuit et se branche en série.
-un voltmètre mesure la tension en volt et se branche en dérivation dans le circuit.

D'après la loi d'Ohm,

U=R.I  avec U: tension en volt; I: intensité en ampère et r résistance en ohm (Ω)

On peut vérifier la loi d'Ohm en faisant le circuit suivant:

On fait varier la tension du générateur pour avoir plusieurs valeurs de tension et d'intensité.

Chaïma, Hanaé, Jean

Lors d'une chute,  plus la hauteur de départ est importante (énergie potentielle de pesanteur ou énergie de position) plus  la vitesse d'arrivée  est grande (énergie cinétique). L'énergie de position de départ de l'objet se transforme en énergie cinétique. L'énergie totale (énergie mécanique) reste la même.

Pour calculer l'énergie cinétique en Joules :

Et lorsqu'un objet prend de la vitesse l'importance de l'impact augmente . Lors de l'impact l'énergie cinétique passe dans le choc.

On peut calculer la vitesse de l'objet :

La loi d'Ohm est : la tension (U) aux bornes d'une résistance (R) est proportionnelle à l'intensité du courant électrique qui la traverse.

U=R.I

On mesure la tension avec un voltmètre. Le voltmètre se branche en dérivation.

On mesure l'intensité avec un ampèremètre. L'ampèremètre se branche en série.

Chloé, Floriane, Hejir, Mathis

L'intensité,I,  se mesure en ampère.

La tension,U,  se mesure en volt et la résistance se mesure en ohm.

Selon la loi d'Ohm: la tension est proportionnelle à l'intensité du courant. Le coefficient de proportionnalité est la valeur de la résistance R.

U=R.I

On fait le circuit suivant:

Expérimentalement on a trouvé :

Aux incertitudes de mesures près  on retrouve R en faisant  :

Alexandre, Fanny, Maëlys, Téo

Un objet n'a pas d'ombre quand de la lumière vient de tous les côtés. On peut diffuser la lumière avec des objets diffusants pour supprimer les ombres. (fond blanc)

Nous avons éclairé une figurine avec une lampe. Elle avait une ombre très sombres. Pour supprimer l'ombre nous avons besoin d'un fond blanc. En effet, nous avons entouré la figurine avec des feuilles de cahiers blanches. Les feuilles étaient éclairés et ont diffusé la lumière reçue. L'ombre (absence de lumière) disparait alors car la lumière atteint l'endroit qui n'était pas éclairé.

L'objet peut changer la couleur de la lumière diffusée. Si on éclaire une figurine avec un objet diffusant alors la figurine prend la couleur de l'objet diffusant. Si  on l'éclaire avec une feuille rouge, la figurine apparait rouge.

Exemple de diffusion de la lumière par un cahier by Charlotte

Bastien, Clara, Jade D, Léna, Nélia, Shehrazade, Yanis

Dans le référentiel héliocentrique, la sonde Rosetta a un mouvement curviligne et passe plusieurs fois près de la Terre. La sonde prend de la vitesse lorsqu'elle va frôler la Terre.   Terre exerce une force (en Newton). La sonde exerce la même force sur la Terre par réaction. La Terre et la sonde  s'attirent par gravité.

La sonde et la Terre agissent l'un sur l'autre à forces égales sans se toucher. On parle d'interaction à distance. On la représente par des pointillées.

La sonde tourne autour de la planète qui l'attire car sa vitesse est suffisante. Sinon elle tomberait dessus.

Cas d'un satellite autour d'une planète : La vitesse éjecte le satellite vers l'extérieur mais la planète  le retient donc, il tourne autour.

Eva, Lyla, Kelly, Marius, Nolwenn, Patrycja

Dans l'activité 1-2, la Terre entraine la sonde et la propulse.Elle exerce une attraction gravitationnelle sur la sonde pour l' accélérer.

Deux objets qui ont une masse s'attirent mutuellement. Cette attraction dépend de la masse des objets et diminue avec la distance qui les sépare. C'est le principe de la gravitation universelle.

Si la sonde entrait dans le champ de gravité de la Terre trop lentement alors elle tomberait dessus.  Mais elle a une vitesse suffisante pour tourner autour. C'est le même phénomène qui explique le mouvement des planètes autour du Soleil et de la Lune autour de la Terre.

La sonde et la Terre agissent l'un sur l'autre à forces égales sans se toucher. On parle d'interaction à distance. On la représente par des pointillées.

Hanaé, Jules, Léon, Mattéo, Rémy, Simon

Une force permet de changer la trajectoire et/ou la vitesse d'un objet. Le Soleil est un point de repère (référentiel) qui permet d'observer le mouvement des planètes. Durant son voyage, la sonde Rosetta a un mouvement curviligne.

La vitesse de la sonde augmente quand elle est près de la Terre car il y a un effet gravitationnel (force de gravitation). La Terre exerce une  force d'attraction" sur la sonde. Cela permet un gain d'énergie.

La sonde et la Terre agissent l'un sur l'autre à forces égales sans se toucher. On parle d'interaction à distance. On la représente par des pointillées.

Deux objets s'attirent. Cette attraction dépend de  la distance qui les sépare. Plus la masse est élevée plus cette attraction est forte. C'est le principe de la gravitation universelle.

La Lune est attirée par la Terre mais elle a une vitesse, il l'envoie vers l'extérieur. Donc elle tourne autour.

Aswann, Emma, Cécile, Pascale, Stelia

Grâce à une lampe nous avons pu projeter de la lumière sur des figurines. Les figurines vont empêcher les rayons lumineux de passer à travers elles (objet opaque). On voit une ombre parce que la lumière ne passe pas entre la figurine et l'écran.

Nous avons remarqué que l'ombre la plus proche de la source était moins nette que la plus petite. Pour avoir une ombre plus nette, nous avons limité le faisceau lumineux. Notre source est  devenue un point

En fonction de la distance entre la figurine et la source de lumière, il y aura plus ou moins de rayons de lumineux qui seront bloqués et l'ombre portée sur l'écran sera plus ou moins grande.Pour que l'ombre  grandisse, il faut la rapprocher de la source lumineuse.

Pour construire une ombre dans un schéma, il faut se baser sur les rayons lumineux. (voir schéma dans l'activité).

Ambre, Aliya, Arthur, Axelle, Clara, Léna, Nélia, Yanis

Grâce au variateur de tension nous pouvons régler la tension fournie par le générateur. Le voltmètre permet de mesurer la tension.

Le générateur transmet une tension (en volt) à la DEL et à la résistance branchée en série qui se la répartissent. On peut additionner la tension de la résistance et de la DEL pour obtenir la tension du générateur.

Si on n'utilise pas la résistance alors la DEL sera en surtension car le générateur donne 3,00V ce qui est trop pour la DEL qui a besoin de 2,00V (tension nominale de la DEL).

Si on utilise la résistance il n'y aura pas de surtension et l'éclat sera normal.

Amine, Asli, Dina, Gabriel, Issa, Selma

Loi d'additivité des tensions

La tension est "la force" exercée sur l'électricité pour la faire circuler. Le voltmètre mesure la tension en volt.

On peut rajouter une résistance en série avec une DEL pour baisser la tension de la DEL. La tension de générateur se répartit entre la DEL et la résistance. La valeur de la résistance s'exprime en ohm.

Si on ajoute la tension de la résistance à celle de la DEL, on retrouve donc la tension du générateur. 

L'énergie électrique fournie par le générateur se répartit dans tout le circuit. La résistance transforme l'énergie électrique en énergie thermique.

Remarque: La DEL est en surtension si elle reçoit une tension supérieure à sa tension nominale.

Amaya, Elise, Hanaé, Jean, Lyna,  Manelle, Margaux

Loi d'Ohm

On peut mesurer une tension et une intensité avec un seul appareil: le multimètre. Toutes les mesures ont une imprécisions

On a mesuré l'intensité avec un ampèremètre branché en série dans le circuit. L'unité est l'ampère. Nous savons que U=R.I (U:tension en volt,  I: intensité en ampères, Résistance en Ω ).

La loi d'Ohm permet de calculer la valeur de la résistance.

Loi d'égalité des intensités

L'intensité est la même dans tout le circuit en série. 

Amaya, Jean, Lyna, Hanaé, Mathéo, Shannice