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Hachette
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Michel CHA RLESProfesseur agrégé au lycée Paul Éluard- St-Denis.
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P.E.G.C., C.E.S. Galliéni - VIJ/eneu ve-Ia-Garenne. Édith GUESNE
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P.E.G.C., C.E.S. MarxDormoy- Paris.
Avec la collaboration d'une équipe de professeurs de l'enseigne -men t secon d aire et de l'enseignement su pé rie ur.
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cCe livre a été fait pour vous aider dans votre travail. Aussi.devez-vous rapid emen t vous en servir le mieu x possible. Sachez qu'il comporte quatre part ies:
1/
Électrkitë.documentset activités, pp.7à 36. 21 Lumière.docum entset activités, pp. 37à66. 31Metaux.documents etactivités, pp.67 à 96.41 Encyclopédie rassemblant, co mme route encyclopédie, des art icles se rap port ant aux trois parties du programme. Cesart iclessont classés parordrealphabêcique,
Vous utiliserez le plus souventlesdocumen ts etact ivitésavec votre pro-fesseur.Vousdevezsavo irutiliserseul l'encyclopédie. Vouspourrezpe n-ser à vous y reporter chaq ue foisque vous vous poserezune questionà prop os d'une activit é (en classe ou à la maison), d'un document , ou mêm e d'un événement de la vie de tous lesjours. Les motsexpliqués dan s l'en cyclopédie sont classés par ordrealphab ét ique dans l'indexdes pages 5 et 6.Enconsulta nt cet index, voussaurezquellessont lespages que vous devez lire pour trouver une répon se à votre question.Sachez que le nombre encaractère gras ren voie à la page qui comporte le plus de renseignements. Lisez-laenpremier.Et maintenant.àvouslesdécou -vertes!
Ce manuel est accompagné d'un ouvrage réservé au professeur oùce dernier trouveralesinformatio ns indispensables à l'ut ilisation duprésent ouvrage.
Les droits revenant aux auteurs de cel ouvrage sont versés à une association à but non lucratif dont la vocation est d'aider à l'enseignement desSciences Physiq ues.
ISBN2-01-005973-5
'C 1979.Hachetle · 79.80 ulevard Saint-Germain.F
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s.Tousdroi tsde traduction.dereprodu ction etd'adaptat io n rcse rvé, pour to uspay•.
laloi duIlmars e'aurortsam, aU.lennesdesalinéas 2et3del'ari icle41. d'unepart. que les . copies ou reproduc tions stric tement réserv écs il.l'lisage privéducopiste ctnon dcst inéesil.une utilisation collec tive. et.d'aut re pa rt. quelesanalyscset Ics couriescitationsdansun but d'exemple ct d'illu s-tration ,to ute repn!se nta tion ou reproduct ion inté,ra leou partielle.(aite sa n. le co n.e nte mentde l'auteuroudesesayantsdro itou ayantscause est illicite.(ali né a 1" del'article 40).Ce lle rep ré. sentation ou reprodu ct ion. par quelq ue procéd é que cc soit.constituerait donc une cont re ra,un ~n ct i onnéepar lesarticles425 ctsuiva ntsdu Code pénal.
ÉLECTRICIT
É
D
ocum ents
8. Ampè re10. Mesure de l'inte nsite dansun circ uit.
Il. Me surede la tension aux born esd'unelampe. 12. L'ampèr emètr e. noticed'emploi.
13.
Le
voltmètre . notice d'emploi. 14. L'oscillogra phe électro nique. 15. Tournevis-testeur et compteur bleu.16. Prises. prolo ngateur et ada ptat e ur.
17. Distribution basse tension. 18. Utilisation d'un adaptateur sec te ur.
19. Cha rgeur de batt eri e. 20. Disjon cteur différ enti e l. 21. Moteurs et plaques. 22. Sous-stat ionS. N.C. F. 23. Ce nt ra le clignotant e.
L
UMIÈR E
D
ocum ents
38. Notre univers. 41. Phases de la Lune. 42. Éclipse de Lune.43. Satelliteet réflect eu r lunaire. 44. Télescopes et rad iot élescope . 45. De la légende d' A rchimède au four so laire d'Odeillo.
46. Lum ièresdansParis,
47, Les co ule urs dans l'ha bitai et les vêtements.
48, Problèmesd'ombre s.
49. Com me nt les ve rr es co rrec-teurs ont influe ncé l'histoire de l'optique.
50. Laser.
51. Appareilsphotograp hique s. 52. Rayon s Xet infraro uges. 53. Latélécommande sans fil. 54. La co uleurducie l.
55. Lacompos itio n de s étoiles.
Ac
tivités
Gra ndeurs.électn ques 24. Mont ages. 28. Recherches. JO. Att ention! Danger! 32. Cont rôles.36. Symboles graphiques poursch émas élec triq ues.
Act
ivités
Sources, récept eurs, surfacesréfléchissantes
56. Re cherches et man ipulations. 57. Cont rôles.
Propaga tion de la lumière
58. Re c herches etmanipulations. 59. Contrô les.
Système solaire,étoiles,galaxies 60. Recherches et manipulat ions. Couleurs duspectre
61. Recherches et manipula tio ns. 62. Cont rôles.
Instrum ent sd' optique 64. Recherches. 65. Manipulation s. 66. Contrôles.
SOMMAIR
E
E
ncyclopédie
100. Ampèremètre. 102. Circuit élect riq ue
domestique - Règle sde sécurité. 107. Co nt rô leur unive rsel. 109. Coura nt -Te nsio n.
117. Gén é rateurs éle ct riques. al Continus.
bl Alternatifs. 129. Puissan ce et énerg ie électr iq ue.
150. Transformat e ur-R edresseur. 151. Voltmètre.
Encyclo
pédie
98. Action de la mati èr e sur la lumière.
104. Comment agirsur unfaisceau de lumiè re.
106. Const ituants de la lum ière. 115. Élément chimique et lumiè re. 116. Formation d'images pa r une lentille convergente.
120. Imagesproduites par un miroir.
122. «Lum ières » invisibles. 125. Phasesde la Lune et éclipses. 132. Propagat ion de la lumière. 137. Récepteursde lumière. 139. Sourcesde lumière. 140. Sténo pè.
144. Système solaire,étoiles, galaxies.
147. Températu re et couleur.
SOMMA
I R
E
M
ÉT
AUX
D
o
c
um ent
s
68. Volta el l'inve nti on de la pile électrique .
71. To iture s.
72. Essai de traction . 73. Usinage desmétaux.
74. Le lamina ge. 75. Le tréfilag e. 76. Alliages. 77. Fabricatio n de l'aluminium. 78. L'électrolyse . 79. La fonderie. 80. Piles. 81. Caractéristi ques
de quelques métaux. 82. Electr o stat ique .
83. Mineraux.
Dessins
Acti vit
és
Utilisat ion des métaux et desalliages 84 . Recherches. 86. Ma n ipulat ions. ~n . Contrôles. Electrolyse 89. Ma nipulati on s. 91. Cont rô les. Lespiles 92. Ma nip ulations. 93. Con trôles. Prop r iét éschimiques des métaux 94. Re che rch es. 95. Manipula tionsel contr ô les. La structure dela matière 96. Cont rôles.E
ncyclopédie
99. Alliages. 108. Corrosi on. 113. Elect risation. 111. Io ns. 123. Métaux. 117. Piles. 134. Pro priétés des métaux et des alliages. 138. Soluti ons cond uctr ices. 141. Structure de la matière. 148. Transfo rma tio nsatomes p ions.
al Avec l'aide du co uran t électri que .
bl
Sans l'ai de du courant électriq ue. Dessinsd'enfants :Fra nç o isJEANNEQUIN Schémas:Sév erine PIER R ET Socié té BEERR
éfé
r
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nces
photographiqu
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s
1'.7. - Lu VieduRuil/PILLO UX. 1'. 9. - J CO LOMB-GËRAR D. P. 10. _ 1el2.Hac heue/A.CHO ISNET. P. Il. - 1et2. Huchelle/A. CHOISNET. P. 12.- Hachette /A. CHOISN ET. P. 13. - Huchelle/A.C/iOISN ET. l' . 14. - Huch w e/A CHOISNET. 1'.15. - la. lb et le.Hac heue /A.CHOIS -NET.2.Schlumbe rge r.P. 16. - t, 2et 3. Hac hette /A.CHOIS· NET.4.E.D.F.S.Hachett e/A.CHOISNET. P. 17. _ 1 el 2. R, PEZEr. 3. E.D.1·./ WALUSIN SKI
P.18. - l, 2 el 3. HacheuezA. CI·lOIS -NET.
P. 19. - 1et 2. Ha chette/A.CHO ISNET. P.20. - Schlumberg n.
P.21.- 1. 3etS.Hac he lte/A.CHO ISNET. P. 22. - 1.Laviedu Rail/AVENAS. P. B. - 1el 2.Hac hette/A. CHOISNET. P. 37. - Bibliolhèq ue royale Albert 1" _ Bruxelle s .
". 38. - 1el 2.US. I.S.
P..19. - 1. U.S. LS. 2. Carn egie inst ule IlaieObsn va lo ry.
P.40. _ 1 et 2. Obse rvatoire de Pa ris/ LOEW Y et PUISEU X. 3. Obser vatoire de Haute- Pro vence/C.N.R.S.
P.41.- L 2el 3. Obse rva toirede l'a ris/ LOEWYell'UISEUX.
P.42. - Espace et Civilisation/G .CH IU-MENTI.
1'.43. - 1.I:..S.A .2.U.S. I. S.
P.44. _ 1. Obser vatoire de Paris. 2.Oh· sc rvaroire de Paris/ CO UNI Ll. 3. Obser -va toirede Haule-Provence/C.N.R.S. P.4S. - 1:.D.F. P.46. - LAJOUX/Ra pho. P. 47. _ r. N. GUESNE. 2. JAFF'RE et DUROU.3.1::.D.F. P.48.- 1et 2. ESCHER.3.Bibliothèque d'Anetd·A rchéologie/A.CHO ISNET . P. 50. - 1. Hacheue/A. CHOISNET. 2. PER RIN.3. Musée frança is de la l'ho -lographie-Bièvtev/DfSAZO ,
P.51.- l,2,3,4cl S.A.CHOISNET. P.52.- 1.Hachett e/A.CHO ISNET. _ 2. tbl·hdt e/A. CIJ015NET. 3. MAUGE. 1'.53.- l.Hac hette /A.C/iOISNET. 2. Grundig. P.54.- t. R.-G.EVERTS/Rap ho. 2.U.S.1.S.3. G. BIEZUNSKI. P.55.- Observa to irede Meudon. P.58.- 1.CUNY/bplorn. 2.A.CHOISNET. P.59.- R.PER RIN.
P.67.- CH.MICHE UE~ plorer.
P.69.- 1.J.COLO MB·G ËRARD. 2.BUnOl . P.70.- l.A.CHOISNET.2. R. PER RIN. P.71.- 1.Cég édur-Péchiney. 2,A.CHOISNET. 1'. 72.- 1. 2et 3. Tesrweü. 4el5. Hachene/A.CHOISNET.
P. 7J . - 1. Erna ult-Som ua. 2. Ernault· Somua /S. NEDEL 3. B.HAGENE.
P.74.- 2.Usino r/cL LACH EROY. P. 75.- 1et 2. Syndi cal natio nal du tré -lilage de l'acier.
P.76.- 2.A.CHO ISNET.
P.78.- 1.Christofle/A.CHOISNET. 2.Sogemer.
P.79.~1.CL FIEVET/A.A.A. 2.Syndical généra ldè srondeurs. 1-'.82.- 1el 2.R. PERRIN. P. 83.- 1.CHAUM ETON /J acan a. 2.LABATlJacana. 3. N.BARIAND. 4.CHAUM ETO N.
P.85.- A.CHOISN ET.
P.%.- 1,2et3.Labo ratoirede microscopie ioniq ue/F acu lté des Sc iencesde Ro uen. P.101.- Hachette/A CHOISNET. P.106.- M CHAR LES. 1. 107. _ t. La Cou/l'Il! - KUP PERS/D~s sainetTolra. P. 109._ LUND H/Violle l. P.117.- Ha chette /A,CHOISNET. l'.118.~ Hachette/A.CHOISNET. P.1i9.- Hachett e/A.CHO ISNET. P.120.- Hachette /A.CHOISNET. P. 129._ Mazda/P.HARVEY. P. 1.10.- Mazd a /P.HARVEY. 1-'. 132.- R.VIOLL ET.
l' . 14 1. - 1. Laboratoire de méta llurgie/ Universite d'Orsay.2.Jéol-News.
J.Voirp.%.
P. 1-17. - l.ACHE ROY/Soc iét': ntctallur-giq uc(je Normandie.
A Absor ptio n. 9R. 137. Accumulateur. IX. 117. Acier. 76. WO. Action de l'a cid e nitr ique sur le cu ivr e . 1::i0 .
Acti on du fer sur une so lut ion de sulfa te de cuivr e. 149 .
Adu puueur. 16.
Alimentation de labonuo!rc. 117. Alliage. 76.99. Alte rn atif. 119.120. 1.50. 151. Alumine. Hl8. Aluminium. 77. 124. Amp è re. 12. 16 . 10 1. 111. Ampère-heure . 117. Ampèrcmè t rc , 10. 12. 10U, 10 1. 111. Andro mè de. 39 . 146. Anode.R9. IJ~L 14S. 149. Angsrrum. 142. Arc-en-ciel.54. 107.
Appa reil phot og raphique. 50. SI.
Ilh. 1:'7.
Atome. 141. 142. 143.
B
Blanc(cbjctl. 99. Blanche(lumière) . 11I6. Bor ne s(rune pile.1.;0. 128. Brilla n t(obj et]. 98. Bron- e. 76 . lOti.
C
Calihns, 12. 13. 101. 107. 151. Capacit~; clccuique. 117. 118. 119. Catho d e. 89. 138. 148. 149.
Cellule pho to élcctri qne. 137. Charge élec t riq ue . 1119, 110, III,
113. 11·1.
Chro me. 108. 109.
Com pteurd'énergie . IS. 131. Conducteur. 109 .
Co nduct ibi lité électrique. 134.
Co nduct ibilité ther m ique . 134.
COllstc llat io n. 145.
Constitua nts de la lum iè re . 106, 107.
Contr ôleur universel. 10. II. 107.
Conve rge nce. 105. Corro s ion. IUH.
Coule ur de la lumière . 106. 115. 147. 14lL
Couleur des objets. 911. 147, 148.
Cou ra nt èlcctriquc. 109. 110, 111.
Cuivre. 124 .
D
Dé cha rge èlccrrio ue. 82. 114 . 115.
Dé rivatio n . II I, 113.
Dimensions des atomes. 141. 142.
Dio ptrie. 105.
Disjo ncteur différe ntiel. 20. 10.1,
10-1.
Distance foca le. 51. 105. Duct ilité. 75. Dureté. 1.16. E Écla t métallique. 134. Ëclipse . 4 2. 126. 127. rlasticité. 135. Électricitépositive. 113. 114. 143.
Élccmcué négative. 113. 114. 142. Élcrtrisatiou. 1D, 114.
Èlcctrodc, 128. 138. 148. Electrolyse. 148, 149. ISO.
Élec-tron , 109. 142. 143. Éléme n t chimi que (spectre d'unj. 115. Embourissage. 1.16. Énergie . 131. Essai de tra ction. 72. Eramuge. 109. Î-:lOile . 39. 139. 144 , 145. 146. F Faisceau. 104. 105. 133. Fer. 108. 125.
Film photographiqu e . 122. 137. Filtr e .99. Foud re. 115. Foya. HIS. Fragilité. 136. G Galaxie .39. 145. 146. Galva nisa tion . 109. Générateur. 112, 117. 119. H
Hélium (spect re). 106 .
INDEX
Imag e produite parune lentille convergente . 116. 117.
un miroir. 110. un trou lin. 140.
Im age réelle. 117. Image virtuelle. 117.
Incand escent (co r ps) . 147. 148. lnf'mr o ug es (rayons ). 52. 53. 122 , 137. Inte nsité. 10. 100. 10 1. 110. 119. lnoxyd uble. lOS. 109. lon. 110. 121. 13S. 139. 148. 1-19. 150. Irisa tio n. 106. Isola nt, 110, 143. J Joule. 131. Jupit c r-Jâ. 144. L Laiton. 76. 125. La min age. 74 , 136 . Lase r.50. 133. Le cl a nché. 128. Le ntille.49. 105. Lou pe. 117.
Lu m iè res invisibles. 122. 123. 1une. 40. 41. 42. 126 . 144. I.utt e contre la co rrosi o n. 109.
~I
Maiso nsolaire.47. Malléab le.74. Mars. 144. Masse desatomes. 142. Masse des ions. 122. Iv1at (obj e t).98. Mercure (planèt e ). 144. Me rcu re (spectre). 115. Met alde hase. 100. Miroi r.45.98. 104. 120.
"
Nébu le use.39. 146. Neptune. 144. Neutre. 17. 102.5
I
N
D
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X
'.d.:I. l"1.111"). Noir(objet).9K. Noya u. 142,143. Nua gesde Magellan. 146.o
Œil. 137. Ombre.48.115. 116. 127. Ondesradio é lectriques.44. 123. Opaque.98."
Pannea usolaire.43. 137. Phase. 15. 17. 102, 103. Phases de la Lune. 40. 41. 126 . Pile.s
a.
118. 119. 127. 128. Ill), Planète. 144, 145, 146. Plast icité. 135.136. Plomb.81. 124. Pluton. 144. Po larise. 101.152. Po urp re. 106.Primaire (so u rce lu mine use), 139. Prisme . 107.
Propagation (de la lumière ), 132. 133.
Propriétés des métaux et alliages.
LW. 135. 136. Proximadu Centau re. 144. Puissanc e . 130. 1J 1. R Raie . 106. 115. Rayon lum in eux. 132. lote de l'édite ur: RayonsX. 52. 113. Rayo ns infra ro uges. 52. 53. 122. 137.
Rayo ns ultravio lets. 122, 137. Rec u it. 136.
Récepte ur de lumiè re. 137. Redresse u r. 18.22.151.
Reflexion de la lumière, 43. 98. 120.
Renvoide la lumière .43.98. Resea u. 107.
Revo lut ion. 144. Rouille. 108, 109.
S
Saturne. 38.
Seco nd ai re(sourcetumineuse j.fJs.
Sécurité(tensio nde) . 103. Sensdu co ur a nt. III.
Ser ie. III.
Soleil. 45. 55. 104. 105. 132. 133. 144,145.
So lution cond uctrice. 138,139.
Sour c e lumine use . 139. Spectre. 55. 106. 147. Sténopé. 140. Structure d'un mét al. 143. Symbole (atomes et io ns). 121. Systè me solaire. 144. T Télescope.44. Tension. 107. III. 117.118, 119. 120. 151. 152. Te rre. 103. 104.
Terre (planè te).
38.
54. 144.Tournevis-teste ur. 15. 102. Tra itement thermique. 136. Trajet de la lumiè re. 132. Tra nsformateur. 17. 22. 150. 151. Tra nsfor mation (atomes
+=!:
io ns). 148. 149. 150. Translucide (objet ).98. Transpare nt (objet), 98,99. Tréfilage.75. 136. Trem pe . 136. LI Usinag e. 73. Uran us. 144."
Vénus. 144.Vitesse de la lu mière. 133.
Voie lact ée . 145. Volt. 13. lB, 152.
Volta. 68. 69.
Voltmètre. II. 13. 151. 151.
\\ \\ait. 129. 130. watt- heure. 131. Z Zinc.
a
r
.
123. Nous teno ns pa nic utièreme mà
remerc ierlepe rso nneldu labora toire Aimé Co tto nde
l'u niversité d'O rsay pour la réalisat io ndes spectres de base du prc..cruouvrage.
Cabine deecnduheS.N.C.F.
ÉLECTRICITÉ
ÉLECTRfCIT E:
Amp
ère
(
1
77
5-1836)
:
Un grand savantdu siècledern ier
-docum
ent
s
André-Murie Am pè re. 'ils d' un négociant et juge de pa ix, est né ilLyon en 1775. So n père s'oc cupa lui-même de son éduc ati on et
l'él eva selo n les principes du philo sophe Je an-Jacques Roussea u.
c'est-il-d ire sa ns la moi ndre cont ra inte. Ainsi Ampèr e ne fréq uen ta
jama is l'école. cc qui ne l'e mp êch a P:IS de manifester, dès son plus jeune âge. une inte lligence trè s vive et une gran de curi os ité pour les scie nc es et les arts de son épo q ue. A quatorze ans, il uvait déjà lu les vingt tomes de la grand e Encvclopediede d'Alembe rt et Diderot. Doue
d'une mém oire excep t io nn elle , il était capable . bie n des ann ées plus
ta rd. d'en réc iter despage s ent iè res!
Ampère était donc un esp rit un ive rsel. Il s'in téressa ave c une égale passio n aux mathéma tiqu es, à lachim ie, à la botanique , à la philosophie
et même il la poés ie et il la mus ique . Mais c'est en physique que ses
déco uvert es furent les plus im po rtan t es.
Ampè re peut être cons idé ré comme le père de l'élect ricit é, lla. nota m -ment. mis enévide nc e lesphéno m è ne sde basedel'électroma gnét isme en ét udi an t le s acti ons réciproq ues des co u ra nts électriq ues et desaimants.
Amp è re éta it un te!génie que ses décou vertes ca p ita les fure nt faites en quelquesjours seuleme nt!
Ampère a, aussi. re m is un peu d'ordre dans les notions co nfus es qu i
régn aient il son épo q ue: ildist ing ue la notion de te nsion élec tr iqu e ct
la notion de courant élec tr iqu e , il assimile le co u rant il "un notd'élee
-tric it é•qui circ ule dans un circ ui t cond ucte u r.C'estil luique l'ondoitb
cre at ion des mo ts: coura nt , tension . courant allernatif. Entre autr es inve n -tions d'Ampère, sig na lo ns celle de l'électro-aimant et ce lle d'u n ap pareil il dét e cter le co u ra nt qui deviendra plus tard . l'ampè re mètre.
Ampère a co mm e ncé sa carr iè re comme pro fesseu r de lyc ée : ilfut pro -Iesseur au lycée de Lyon (qui s'appelle aujo urd 'h u i lycée A111pere). JI la termina co m m e professeur au Collège de France et memb re del'Ac
a-dé m ie des scie nces, après avoir été professeur à l'Ëeule polyte chnique
et insp ecteur gé né ra l de l'Uni versit é.
Appareild'Ampère pourdetecterle courant. le cadresuspendu est mobile etpeutt ourner sur lui-même. Quand l'appareil est branche dans un circuit. le courant passe dans le cadre.Cederniersecomporte alors comme un aimant et estdévié versle nord{comme l'aiguille d'une beosscrel.
1/ Borne d'entree del'appareil.
2/
Borne de sortie.3/ Cadreen laiton.
4/ Coupellesrempliesdemercureassurant la continuité électrique du circuit et la suspensiondu cadre.
ËLECTRIC/TË
Portrait d'Ampère au temps où il était
prctesseu rau
lvcè
e
de Lyon (croquis exé-cute par l'un de ses élèves].
.
-'
-
-
.
.
~'...
..
d
ocuments
De physiqu e peu agréable, Ampère ava it une physionomie épa isse et
bourrue . les che ve ux en désordre et il ne pren a it aucun soin de sa toi
-leuc. De plus, il eta it timide et igno ra it tout des usagesdu monde.
Sa distract ion éta it légendaire, Ainsi. plongé dans une lecture passion -nante, il luiarrivait so uve nt d'oublier qu'i l était invité il dîner. Du temps où ilenseignait
a
I"Ecole polyte chnique ,il ala isséleso uve nirde quelquesmésaventures qui firent le bonh e ur des étudia nts de l'époque . Par exemple. il lui arrivait fréque m me nt de prendre le torchon du tableau
pour son mouchoir... cc quidéclen chait les rires de l'auditoire.
Ampère éta it un ho mme désintéressé ct d' un e gra nde bonté.Cependant. il ne vécut pas toujour s heureux. En 1793, pendant la Révo lution, so n pè re ava it été guillotiné sur la place des Terre aux il Lyo n. Am père,
qui avait alors dix-hu it ans, fut profondément marqué par ce drame:il
re sta prostré pendant unan ct faillitso mbrerdansla folie.
Ampère, usé prém aturément par le travail ct les soucis, est mo rt Ù
Marseille où il éta it en tourn ee d'inspe ction . Il avait alors soixa nte et un ans. Sa mort passa presque ina pe rçue . C'est seule me ntcinquante ails
plustard que 1"011 rendit. enfi n. hommage Ilcet ho mme prod igieu x.
ËLECT RIC ITË
Me
sure
de l
'intensité
dans un circuit
d
o cum e nt s
1/
Utilisation d'unampèremètre.tLl::CT RIC ITË
Mesure de la tension
aux bornes
d'une lampe
1/ Utilisationd'unvoltmètre.
2J
lhilisatlon d'un ccnuôteur universel.docum
ents
ËlECTRICIT Ë
d
ocum ent s
L
'ampèremètre
-
N
otice
d
'emploi
+
,
.A .
Il" ...
1·V·
•
••
...
10.3 U 0.03
I.e bot tie r porte des borne s de branchement (souvent plus de de ux).
un ou plusieurs commutateu rs, el une · Fe nê tre • pa r laq uell e on voit une aig uille pouvant se déplace r devant un cadra n gradué,
• Montage Touj o u rs en se rie duns le circuit. r - - - - -:L
8
1..::
-
'---+
o
c
• En coura nt cnmin uPlace r leco m m uuu c ur sur- (ou = ). Attentionil la polarité : si l'aiguille dévie . il l'e nve rs". inverser les fils de liaison ill'ampèrem èrre.
Lire sur les échelles - ou = .
• En couran t alter na tif
Pla ce r le commutateursur> ,
Lire sur leséchellesrep é ré es -... (e lles so nttrès so uventgravée sen rouge).
• Choixducalibre
1/ Déterminerl'ordre de grandeur de l'intensit éilmesurer : co m pte tenu
de cc que vous savez en classe de quatrième. cette déter minatio n sera so uve nt impossible: donc. ne branch ez pas un ampèremètr e dans n'im
-porte que l circuit sa ns l'avis de vo t re professeu r. Choisir d'abord un calib re de va le u r suffisamm e nt élevée.pa rexcmple : 5A.
2/ Ne passer au calibre inférieur que si la valeur de lintensi té lue est inférie ure il cc ca lib re .
O.U) 5 1
o.
::;
A, A 1\ :,
\ . A. t:1C. • LectureLa valeu r d'un calibre correspond il l"intensité du courant qu ifa it dévie r l'aiguille jusq u'a u dernier trait de l'échelle. On peut alors graduer en
inte nsité l'éch el le de l'ar npèremétre.
Exe mpl e: pour le calibre 5 A. linstrurnent comportant une éch e lle chiffréede 0 il 100 .
l'indication de l'aiguille. 100. correspond il
2
0
10 40
tL ECT RIC ITË
Le voltmètre
-
Notice d'emploi
documents
Le boltier du vo ltmètre est le plus so uve nt ide nt iq ue ilceluidel'ampè r
e-mètre, mais ne comporte géné ra le ment quedeu xborn es.
• Monta ge Endérivat ionaux bornesde la portion de circuit où t'on veu t mesurer la tension.
o
c
3v
:
Jv
:
2y. J.5v:
0,1v, etc. • Encourani continuPlacerle co mmutate ursu r- (ou =). Attention illa pola rité: sil'aigu ille dévie . à renvc rs». inver se r les filsde liaiso n auvolt mè tre.
Lire sur le s éche lles - ou =
• Encoura nt alte rnat if Placer le co mmuta te ur su
r-Lire sur leséchelles - (elfes sont trèsso u ventgravé es en rou ge ).
• Choix ducalibre
1/ Dét er miner l'o rdre de grandeur de la tension il mesur er : si vot re
montage est alime nté par de s piles. ou une batterie d'a cc umulateurs,ou un gén é rateu r de carac téristiq ues connues , la ten sion il mesure r ne peu t
ërre supérieure il la ten sio n d'a limen tat io n. Choisir Je calibre de valeur imméd iateme nt su pé rieure
a
cette tension d'alim enta !ion .Exe mple : pour un montage alime nté par une pile de 4,5 V, chois ir le
calibre 10 v.
21 Ne passer au calibre inférieur que si la valeur de la te nsion lue est inférieu re à ce cali b re .
• Lecture
La vale ur d' un calibre correspond il la ten sion qui fait dévier l'aiguille jusqu' au derni er trait de l' échelle . On pe ut gradue ren ten sio n l'éch elle
du vo ltmètre .
Exemple: pour le calibre 3V,l'instru me nt comportant une échellechi
f-frée de 0
a
30,l'indicationde l'aiguill e,30, corresp ond il
l
a
2015
1
ËLECT Rlc rTË
Ce t appa reil permet de mettre en évidence ct d'et udier la tension et ses variations aux bornes d'ungénéra te ur ou entre deux pointsd' un circ uit. La valeur de la te nsion est rep résen tée,àchaq ue instant. par la posit ion
d'u n point lum ineu x visible sur un petit écran.
- Si la valeur de la ten sio n reste la mêm e. le point lumine ux reste à la même hauteu r sur t'écra n. en se dépla çant . d'instan t en instant. vers la droit e. L'e nse mb le des points ainsi obse rves est une droitehorizontale.
Ils'agît d'une te nsio n continue (pile ).
- Si la valeur de la te nsion chang e. la ha uteurdu pointlumine uxchange
à chaq ue instant. L'ense mble des points ainsi obse rvé n'est plus une droite horizontale. Dans le cas du co urant alternat if, non seulement la valeur de la te nsion change constamme nt. mais en plus le sens duco u-rant s'inverse régulièreme nt. On obtient alors une co urbe carac ter
is-tique appel ée sinusoïde (voir phOIO et Encyclopédie. pp. 119 et 120).
d
o c ume nt
s
O
scillographe
é
lectron
i
que
ËlECT RICITË
1
a
1
documents
1/
le tournevis-testeur permet de repérerle Iiide_pha~_e da@une installatio n élec -trique en courantalterna tif.
al
Tournevis-testeurdansla borne•neutre,.b/
Tournevis-testeur dans la borne.phaset.c/ Tournevis-testeu r sur la borne •terret.
2/
Compteur bleu.' - --' 2 ÉLECTRICITÉ
•
"
•
d
o c
umen
t s
3 4 1DA 1,5 m m2 5r-
a
16 A 16 A 2,5mms 2,5mme•
\L-l
t
32A==
D
_ _
d
~ -'.
1
1
2
1
Prises el socles(10-16 Al.3
1
Pmlongaleur.4
1
Selon lesappareils àalimenter,on uti -lisera desprisesde type 10A [pourtous les petits appareilsélectriq ues}, des prises de 16 A(pour une machineàlaved,des prises de 32 A (pour des appareils de cuisscnl.5
1
Adaptateur: élément permettant.dali-menter à partird'une prise murale 20 A un appareil dont lecordon compo rte une prise mâtede type10/16A.
2
cLECT RIC ITË
documents
Distribution
basse tension
la distributio nenbassetensions'effectue parlignes aériennes(surtout enlones rura -Iesl.La ligne dedistri bution d'énergie basse tension est du type tri phaséàquatrefils: trois fils de phase et un fil neutre. Pourla plupart des abonnés, la distribution se fait en «monophasét, avec deuxfils: phase et neutre.SUI le document,certaines lignes d'abonnés sont constituées defils
séparés (ancienne technique ). les lignes
récentes sont tauasde cond ucteursisclès et torsadés;onpeut cependantapercevoi r
les liaisonsde cesfilsàlaligne principale.
1/ Distributionbasse tension.
2J
Détail de la photo 1.3/ Transformateur sur poteau pour des
-serte d'abonnésenzone rurale.
3
H ECTRrCITË
U
tilisation
d'un adaptat
eur
s
ecteur
1/ En chargeur de batterie cadmium -nickel.
21Adapteurbcltier ouvert.
3/ En alimentation 6 Vd'unmini-cassette.
2
I.:LECTRICITI:
Chargeur de batterie
1/ Chargeurde batterie d'automo bile.
2/
Chargeu rsans soncapot de protection.3/ Schêmadu montage.
docum
ents
2 3 batterie 191:L1-.lTK ICllÉ
d
ocum ent s
..
,,-"'.-...
-
.
--,
..
.
. . . .11..•
•
•
CD .
•..::-~~ ..... . J . .~_t
.
.~.
"
--La mon de Claude hao~'ois
Disjoncteur
différen tiel
. ...Il ctuit 14 h ~O . quand quittant sa terrasse. il entra dans sa salle dt: bains L'a pp liq ue au-dessus de la ba igno ire se mit alo rs il clignoter.
Claude qui ne supportait pas la moindre imperfection... a voulu la
redresser. Il y avait un mauvai s co ntac t et. comme il avait les pieds
dans l'eau. ce fut l'électrocution... Kat h lee n l'a découvert alors.soude
il rap pliq ue. Elle li aussitôt co u pé le co u ran t. Qua nd elle est reve nue.
il venait de s'e ffo nd re r dam l'eau. Malg re les sec o urs d'urgence. le
bouche il bouche, le cœur qui, un instant s'est remis il baurc. s'est arrêtédefinitivement...•
3 ËLECTRICITË
TYPE
XMKCARC
230S
PECIFICATIONS
C:
M
ONOPHASÉ
' "
50
kW
0
2
V
110/22 0A
56/
2.B
tr
/min
1425S
ERVICE
CO
NTI NU
Tem
.
5
0· [
/A
MB
N~ 23 934 2doc
uments
Moteur de machine illaver. 1/ Moteur.
2
/
Plaque-meteor. 3/ Moleurouvert. 41
MODÈLE
1
N° S
ÉRIE
1
10
M
1
Perceuse équipée d'un moteur universel. 4/ Plaque-moteur. 5/ Perceuse.
1
B
mm
1
5/16"
1
2100
tr/min
1
51190/2
20
V
~
11,6 A
1
350 W
1
MOTEUR UNIVERSEL
A
NTIPARASITÉ
21ËLECT RICITË
Sous-statio n
S.
N.
C
.
F.
Groupeuenstermeteur-redresseurdans une sous-station 1 500 volis.ligne S.N.C.F.de Mervans àBourg-en-Bresse.
1/ lignesd'alimentatinn ED F &3kV alternatiftri phase.
2/ Sectionne urs.
3/ Telecommande des sectionneurs. 4/ Combines demesures.
5/ Disjoncteurs. 6/ Transfor mateur, 7/ Ab,idesredresseurs. 8/ Sortie 1500Vcontinu.
9/ Caténaire d'amenee du courant aux motrices(1'"conducteur].
10/ Rails (2ecunducteurl.
do
cuments
-ËLECTRIC ITË
document
s
Centrale clignotante
:J
"
"
,
CARTIER
2V. 2L
»
-::-~
40/4SW.
1/ Centraleclignotanteferm ée.
21
Centrale clignotante Dl/Verte !boÎtier enlevèl.3
/
Schéma de montage. 3 auche droite allumage batterie23
ËLECTRICJTË
Grandeurs électriques
M
ontages
..
.
1. lJncircuitsimple
Line a bran ché une ampoule marquée 3,5 V - 0,2 A sur une pile ronde.
Elle veut , ainsi, co ntrôle r l'état de la pile.
Line co nstate que l'ampoule brille faiblement. Elle en déduit que la pile est usee. Etes-vo usde son avis ?
Da nsquel se ns le co ura nt trave rse-t-il l'ampoule:
- deAvers8?
- de Bvers A?
Pouvez-vo us refaire le montage de Line et mesurer l'int ensité du co u-rant quipasse dansl'ampoule ?
Mesurez la tension auxborne sde l'a mpo ule et aux bornesde la pile .
En su ppos a nt que la pile so it neuve, po uve z-vo us évaluer le tempsde
fo nc tio n ne me nt de l'ampoule:
10heures : 20he u re s; JOheures : plusde 40 heures ?
2. Circuit avecrelais.
Da ns les voit u res , certain s orga nes électriques (démarreur. avertisseur sonore, pha res. longue portée", etc.) sont comma ndésà partirde relais, Le schema ci-contre represente le circu it d'une ampoule co mma ndé e
à partird'un re lais.
O
u
se trouve le circuitde co mma nde ? le circuit d'utilisat ion ?Réa lisez le montage de ce tte ampoule.Quell e est l'inten sité du co ura nt qui passe danslecirc uit d' ut ilisa t io n?
Ce relais do it. maintenant. co mma nde r l'allumag e de phares . longue
portée "dont les ampoulesont chacune pourcarac té ristiq ue: 6V; 55 W,
Proposez un schéma pour ce circ uit d'allumage.
Pouvez-vou s prévo ir l'Intensit é duco ura ntqu i doitpasserdans le circuit
de co mma nde et dansle circ u it d'utilisation ?
Saurie z-vous indiquer les avantages que présent e l'uti lisation desrelai s?
J. Circuit" feuxde position"d'un evoiture
Dans une vo it ure , l'allumage des fe ux de position (2 à l'avant et 2 à l'arrière )est comma ndé par l'in te rru pte u r. veille uses v.
Réa lisez ce circ uit au moye n d'une pile. d'un interrupt e ur et de 4 am
-poules. Fa itesun sché ma.
Au moyend'unampèremètre , déte rminez la valeur de l'int en sitédu co u-rant qui passe dans cha q ue ampo ule. Quelle est J'I nte nsite du co u ran t qui traver se la pile?
ac
t ivités
circuit co~mande
r-Yl
~
o---J
1L-...=.
+
.
, .
~
%
crrcuu unnaanon 6 V-Q,3ASchéma de branchement d'un relaiscern -mandan tuneampoule.
\
bornes circui t utilisation
ËLECTRIC ITI':
ac
t ivités
On ve ut prot éger cc circ u it par un fusible. Quel ca lib re cho isissez- vo us:
O.IA: lA: 2A : 31\: 4A'!
En réa lité. dans une voit ure, les feu x de pos itio n sont de 5 W cha c un. Quelcalibrede fusible doit-on chois ir:
- SI la voitu re est alimentée en 6 V'!
- si la vo itu re est alimentée en 12 V?
4.Unn'cha ud électr tqueàtroisalluresdecha uffe
11 compre nd deux élé me nts chauffantsqu'un conta cte urco nnecte entre eux de façon
à
cc que l'on dispo se de tro is puissan ce s de ch a uffage différe nte s :posit ion 1:puissan ce modérée :
position 2: puissan ce moyen ne:
po sitio n 3: puissan ce maxim ale ;
positi on0 :arrêt de l'appareil.
Comme il se ra it difficile d'ex p érimenter sur le réchaud lui-mêm e. nou s
pouvon s simuler (imiter) ce disp o sitif
à
l'aid e de deux ampoules de 3.5 V - 0.2 A qui repr ésentent les élé me nts ch a uffa nts. 1\ part ir des sché mas de co n nex ion ci-d ess o us. réali se z lestroi s montage sct mesu re zl'intensité et la ten sio npou rchaqueampoule .
' - _
II
45 V+
A
\.J
1
45 V+
-L
,
"
...
,
,
---
H
::J-
\
-
-- -.,
r \, 1 :,
-"
,
: non branchée : L' - _
II
4,5 V+
tableau desmesures réalisée sL
,
L
,
U,"l
,,,,
P"""
= U," X I•.\J -Ptotale montage de Lj et L,L
,
L
,
-L
,
L
,
~Co mp arez le s puissance s obte nues avec chaque montage. Déd u ise z-en alors le mode de montage desélém entscha uffa nts du réchaud pour
cha-cune despositionsde fonctionnem ent.
La tension aux borne s de chaque ampoule est-ell e toujours co nsta nte'! Que remarquez-vousalors ? Mêmesquesti on s pourle sinten sités.
ELECT RIC ITE
a
c
t
ivité s
G
randeur
s
élec
trique
s
•
~"t
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-
-
Mo
ntages
...
5.Letransformateur alimente par unetensionconn nue
A l'aide d' u n transfo rm ateu r de rapport 2. realisez le montage suiva nt:
1
I
s
~
5
v0
+
P
~
" 6V.;
1
p ... primaire s... seco ndaire Fermez le circuit primai re: observez (CI notez) les ind icatio ns duvo ltmètre bra nché aux bornesdu circuitsecondaire.
Faitesde même à l'ou vert ure ducirc uit primaire .
Concluez : une tension apparait-elle aux bornesdu sec on d ai re? Précisez
àquels moments.
Le tran sformate ur alimen te par une tensio n continue permet-il d'cbte
-"
l
'
une tension conti nue permanente aux bornesde so n circ uit seco n-daire ?6. Le tra nsformateuraliment e parunetension alte rnative
Ave c le même transfo rmateur de rapport 2. fa ites le montage suivant
et alimen tez- le enalternatif:
L
,
12 V- O.l A
6V~
12 V- O. l A
Co mpa rez l'écl at de l'a mpo ule LIilceluide l'ampoule L;
Mesurez les tensio ns aux bo rn es du primaire, puisdu secondaire. Que
consta tez -vous ? Le tra nsformat eu r ne peut-il être se uleme nt considéré co mme une nouve lle sou rce detension alte rn ative?
ËLECT RIC IT E:
7.Étuded'un circuit alimenté par unalternate ur debicyclett e
L'altern at eurde bicycle tte aété étud iéen5~.
Maintenant que vous savez vous se rvir d'un ampè remèt re et d'un volt mètre, vous allez pouvoir mesure r les caractérist iques de cc géné -rateu r.
Prem ièrepouibililé .'
Vous disposez d'un alternateur en place sur une bicyclette. Ils'ag it de
mesur er la ten sion aux bo rnesde l'alternateuret l' inte nsité du courant
dans le circuit d'éclairage (sou ven ez-vou s qu' une partie du circuit est constituée par lamasse métalliquedu vélo).
Le courant danscecirc uitest-ilcontinuoualternat if? Co mment le savez-vo us?
L'intensitéest-elle toujo urs-la mê me?
Quelle est la valeur de l'intensite et de la tension lorsq ue les ampoules brillent bien?
-
-
'
Deuxième possibilite :
Vo us dispo sez d'un alte rnateur démo nte . Il faudra. alors, trouver un
moye n de le faire tournersuffisamment vite enl'e nt raîna nt.parexemple,
à
l'aide d'un e mac hineà
me ulerou d'unechignole à main (voird
esstns
s
.
Ce probl ème résolu, ilfaudra réaliser un circuitavecdeuxampoulesde 6V,où t'alternat eurseralegénérateur.Lamarcheà suivre est la mêmequeda nsle l" cas.
acti
vit és
ÉLECTRICITÉ
ac
t
iv
ités
G
randeurs él
ectriques
R
echerc
h
e
s
..
.
8. Obse rve z le compteur el le disjoncteur de vo t re maison: vouspouvez
relever les indications suiva ntes:
- tension (SUT le co mpte ur) : c'est lava le u r de la tension alternative du
réseaudedistrib ut io n E.D. F.:
- intensité (sur le voya nt de cali brage du disjoncteur): c'es t lavale ur de l'intensité maximale disponiblepour l'usager.
Calculez la puissa nce maxima le dispo nible da ns J'insta lla tion. Vérifiez
qu'elle correspon d
à
celle qui est indiquée sur une quittan ce E.D.F.cette de rn iè re est la puissance so uscrite (e xpliquez ce te r me ) et est
arro nd ie au nombre de kW le plus pro ch e.
9. A pa rt ir des valeurs no mina lesde U et P indiquées pa r le fabricant.
calculez l'intensité du couran t qui circule da ns que lq ues appareils
èlcctroménagers : la mpes d' éc lairage . chauffe-eau. fer il repasser, r
adia-teur. rechaud,couverture chauffante.
Serait-il possible de faire fonctionner en même temps tous lesappareils
que vousavezrecensés chez vo us'! Po urq uo i?
10. Re leve z les diffé re nt es indication s figurant sur vo tre compteurélec
-trique.
A quelle quantité d' é ne rgie consommée correspond un tour dudisq ue'!
et 10 tours?
Vous pouvez aussi. il l'aide du co mpt e ur. déterminer la puissance consommee par un appareil (par exempl e, un fer li re passe r, un rad ia
-teur. erc.). Une fois que vo us vous se rez assures qu'il n'y a pasd'autre apparei l en fonctionnement da ns l'installation, vous pourrez compter
pend ant une minute le nombre de tours du disq ue du compteur.
Déte rmine z la puissance consommée par l'appareil. Comparez lava leur
obtenue avec celle qui est ind iq ué e par le constructeur,
Évaluez il quel prix revient une heure de fonctionnement de cet appareil (pourcela. vous pouvez vous aider d'une récente facture E.D.F.).
ËLECTRrcrTË
II. Chez vous, pouvez-vo us rechercher:
les appa reils qui ont une prise de terre; ceux qui n'e n n'ont pas;
les appareils qui possèd ent la caractéristique. double isole rne nt«:
les prises. secte ur. qui comportent un co nd ucteur de terre :
la valeur de l'inte nsité maximum que ces prises peuvent suppo rte r'!
12. Moteurdemachineàla ver(voirDocuments. p. 21).
Obse rvez le document montrant le mote ur dém onté. Le rotor (parti e tourn a nte) possèd e-t-ildes bobinages'! JI ne possède pas non plusd'ai -mants: il est co nstitué de tôles de fer enrobées dans un blocd'alumi -ruum.
Regardez la plaque de ce moteur: quel est le type de co urant pour
lequel il a été pré vu: alternatif ou continu? (le te rme monophasé s'applique à l'alter natif distribué par deux conducte urscomme celuiqui
est distribué da ns votre app art ement). Relevez les indicationsdepu is-sance, tension , intensité: po urquoi ces deux dernièr es présentent-elles deux valeu rs ? Pour un secteur 127 V, l'alimentation de ce moteur à pa rtir d'une prise de 5Asera it-ellepossible? •
Effectuez le prod uit UX1pour les deu x tensions de fonctionnement:
que constatez-vous? Comparez ce résultat à la puissan ce indiq uée surla
plaque (atten tion: 0.2 kW= ? W). La différence que vous constatez provient dufonctionn e ment en courantalternatif. da ns ce cas :P=f- U
x
1.A votre avis, que signifie l'e xpression . se rvice contin ue? Le cylind re
noir relié au moteu r est un condensateur; ilest mis en ,ircuit uniq u e-ment au démarrage. et ne se trouve que sur des moteur s pour coura nt
alternatif.
13.Moteurdeperceuseou moteuruniversel(voirDocuments. p.21)
Que signifie le signe~ que vous voyezsur la plaque dece mote ur? Les
inscript io ns 8 mm et 5/16" expr iment la ca pacité du mandrin(" est le symbole du pouce , unité de mesure de longueur d'origine anglaise).
Quelles sont les valeurs de la puissance. la tension, l'intensité et la vitesse de rotation? Pour quelle valeur de la tension pe.ut-on vérifie r
p= UXJ? Pourquoi désigne-t-once moteur par le terme . unive rsel» ?
14. Groupe transformat eur-redresseur S.N.C.F. (voir Oocuments, p. 22).
Envousaidant du schéma. identifiez sur laphoto :
letransformate ur;
l'abr ico ntenant les red resseurs;
les conducteurs reliant legroupe transformateur-red resseuraux voies:
les conducte ursd'alimentati ondu tra nsformateur. Po urquoi a-t-on pré vudeu x lignesd'alime ntat ion E. D.F.?
Quel est le rôle des sectionne urs? (Q uel aut re nom pouvez-vou s leur donner ?)
D'après la position des sec tio nne urs, quelle était la ligne E.D. F. ali -mentantle groupe lorsque laphot o aété prise ?
La tension d'alime ntation E.D.F. est de 63 000 V alterna tif. Cellequi
alimente les voies est 1500 V redressé. Quel est le rôle du transfo
rma-teur, et celui des redresseurs ?
ac
tivités
ËLECTRICITË
ac
t ivité s
G
randeur
s électriques
A
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Da
nger!
15. La la mp e de chev e t ne marche pas. Art hur pense que c'est la prise
de co urant mura le qUÎ est défectueu se . Pour la co ntrôler. il ve ut uti-liserunco ntrôle ur. Maisatte ntion!
Procède-t-ilconve na ble me nt?Que fe riez-vo usil. sa place ?
16. On a prête
à
Léa un fer à repasser de 1,2 kW qui fonctionne sur 110V. Ma is quel do mmage! Sa chambre. co mme to ut e la maison. estéquipée de pr ises220 V.
He ure usement . Léa y a pensé avant de brancher le fer! Elle croit que
Je plus simp le est de trouver un transformateur 220
V
I
110 V, Elle sa itmême où en tro uver un: il y a Je petit transformateur qui se ri au pr
o-jecte ur de dia posit ives qui, lui aussi. fonctionne en 110 V. Auriez-vous
J::LECTRICITf:
17. • Po ur cha rge r ma batterie. j'a i emprunté un cha rge ur ma is cet
appa re il fonctionne sur 110 v, Heure usement . j'ai un transformateur
220 VIItO V, mais les bornes de sort ie de cc transform ateur so nt des
bo rnes fe me lles! Comment le branchersur laprise 220 V du garage?
Cette rallonge pr ésente-t-elle toute sécurité? Po urq uoi? '
18. •Tie ns ! l'électrophone ne tourne plus. Je vais vo irce qui ne f onc-tionne pasla-dedans....
Agir iez-vousde la mêmefaçon ?
19. Monsieu r Félix tra vaille sur une éche lle métalliqu e appuyée con t re
le mur de sa maison. Sur ce mur. l' insta llation électrique est ancie nne:
les co nd ucte urs ne so nt pas entourés d'une gaine isolant e, mais seul
e-me nt acc rochés a desplotsde porc ela ine fixésau mur.
Mo nsie ur Félix ve ut prendre des mesures avec son mètre métalliq ue et se dit:•Sijene to uchequ'unfil
à
lafois,je nerisque rien.•Êtes-vo us de so n avis ?
Surle dessin sa uriez -vo us reconnaître leco nd ucte ur neutre ?
a
ct ivité s
L.:ÉLECTR O PHONE NE. TOURN E PL.Us, •'.JE vAie:. voiR, CE ~ui NE. VA PAS L ... _ DE.QAN'5 ••• 31ÉLECT" Cll!'
act
i
v
it
és
G
randeurs électrique
s
Co
ntr
ô
les...
20. Ac tuelle men t. /:.D.I· . construit des centra les clcctronu clc nirc s en
•tranch e s. (unités de prod uction) do nt la puissan ce électrique est de
900 M\v (1 MW = 1 mégawatt = 1 million de wausj. La puissan ce
moyenn e prévue po u r un appartcmcnt es! de 3 KW.Calculez leno mbre
de familles qu'une se ule tra nc he de ce ntrule peut alim e nter. (Attentio n
il la correspo ndanc e entre les unités!)
21. Certains magnét ophone s so nt com m uta b les en 110 ou cn220 Vel le co ns t ructeu r pré con ise alors 2 ca lib res de fusib les différents.
Expli q uezpourquoi.
Est-il co nse illé de laisser cn
n
o
v le fusib le 0.1 A? Pou rq uoi'!22. VOLIS avez acheté un carillon dt: port e construit pour fo nction ncr
en 220 V. Le boulon pousso ir de comman de eSI fixé su r UI1 mur, à
l'extéri eur, nO I1 abrite de la pluie, Est-il pruden t de réalise rl'i nst a lla tion
en 220 V?Po urq uo i'!
Si vous pense" qu' il vaut mieu xJ'évit e r, que lest . parmi cesappareils, celui que vo us pourriez utiliser (vous disposez de plusieurs piles de 1,5 V): - un téférupte ur220 V,!
- un l'd ais aliment esous 6 V,!
Faites le sche ma du montage. Pr évoyez-vo us l'ut ilisationde piles ? Co m-bien'!
tension fusible
1JOV 0.1 A
ËlECTRICITI:
ac
t ivités
23. Vous disp osezd'u ne batterie d'a cc u mulate u rsde 12V el de 3 lampesde 4 V. Avec un transforma teur, pou vez-vou s alimente r ces lampes '?
Sans transfo rm ateu r. comme nt pouvez-vou salimenter ces la mp e s'?Avec
la mêm e batt e rie , pourri ez-vo us alime nter 12lampe s '? 13 lampes '!
24.Complétez le sableausuivant:
!
\
\\\,1,,"/
0", \ \\'
;t
";l2
1 1o
\
\ \
'\
\ \3
1 2 cad ra n calibre intensit éo
\
\
\ \
1i
'
1
1 1 3,
l A A-,
\ ' 11/2
2 3A A 3 0,3A A 0,5 4 0,1A Ao
\ \ \ '
\
' ,
1,
t, /
1 5 'O A A ,\,\' 1/,/ -4 6 'OA A6
+
25. On veut mesurer la tension aux bornesdu mo te ur ct l'intensite du courant da ns le circu it. Re p rod uisez ce schema en plaçant les appa
-re ilsnécessaire s aux mesures à effec t ue r.
26. Rega rdez bien ce dessin. Faite s-e n le schéma norma lise en ut
ili-sant pour chaque appareil le symbo le ap pro pr ié.
ËLLCT R IC ITË
ac
t ivités
Grandeur
s
éle
ctr
iqu
es
Contr
ôles
.
..
27. Le s am pè re mèt re s bra nch és da ns le circuit donnent les indications su iva ntes:
- A,:O.2A:
- Al :O.5A.
Calc ulez l'inte nsitedu courant dans la lampe Ll .
Que lle s devraient être les indications porte es sur les lampes (ten sio n, puissance) ?
L
,
L
,
28. Da ns le montage schém atisé ci-co nt re . on a placé deux ampèrem è-tres A, cl Al" Les deux lampes L, et L2ont des caractéristiques identi -ques. L'ampère mèt re A1indique0,3 A et l'umpèreru ètreAlindi que 0,1A.
Que lle est lirnensirc du courant qui passe da ns le moteur M? Que lle est l'intensité du courant il 1<) sortie du générateur? Quelle est l'intensite du courant da ns chaque lampe?
29. On branche sur le secteur un ap pareil de chauffage. On pe ut lire sur sa plaque les caractéristiquessuivantes :
n
o
v
;
2 kW.Calcule zl'intensitéduco ura nt. Quel doitêtre le typede prise util isé '?
30, Une batterie d' ac c u m ulate u rs (12 V; 40 Ah ) est déchargée, On utilise un cha rge u r sur lequel on peut faire varier l'i nte nsité de charge. Si l'on est presse
On pe ut cha rge r la batterie avec une intensite de 10 A (ce n'est pas recommandé '}.Com bien de temps faut-il po u r être sûrque la batterie est complete ment rechargée.
Sil'on a le temps
On pe ut charger la batterie avec une intensit éde 3A. Combiende temps faut-i l pour être sûrque la batterie est complètement rechargée? Comment bra nc hez-vo us Jechargeur avec la butterie? Fa itesun sc hé ma.
31. Rega rde z bien le document •distribution basse te ns io n", page 17. Où est situé le Iii neutre de la ligne principale'?(Observez bie n comment se font les raccordements des lignes d'abo nn és.) Est-ce que toutes ces lignes d'abonnes (à de ux fils)partent du même fil de phase '!Po urq uoi'?
fLECTRICITf:
Un des abo nnés desservis a sousc rit un abonnement du type triphasé (appelé comm uné ment •lorce .): comme nt est const ituee la ligne qui dessert cet abo nné? Sous la ligne de distribution E.D.F.. vous pouvez voirdeu x filssupplé me ntaires: àquoi servent-ils?
32. Vou sdésire zprotége r lecircuit d'éclairaged'une vo itureavec : - 1fusiblepourles reu xdeposition:
- 1fusible pour leslam pescode-p hare.
Feux de posilion: la voiture est éq uipée de 4 lampes (2
a
l'ava nt. 2 àl'arrière )dont lescarac téristiq ues sont: 12 V: 5
w
.
Code-phare: les 2 proje cteurs sont munisde lampes bi-filamen t: 12 V;
45/40
w
.
Quelsfusiblesdoit-on utiliser ?
33. Vous l'avez sûre me nt déjà remarqué: lesoiseaux, pour se repose r,
se posent so uve nt sur [es fils électriques. Pourquoine sont- ils pas électrocutés?
Pensez-vo us que l'E.D.F. a raison d' inscrire sur les poteaux H.T. : •Ne touchezpasunfil.mêmetombé
à
terre?•ac
t ivités
R
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p
onses
à
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co
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'lU:l!"uOJ VOl ep :llq!snJun:sJn:llJ:lfoJdSJI Jn0d -:lU:l!"UOJ VZep:llq!snJ un :uou.sod aplen:lJSJj Jn0d ~
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'MS'l:A 9: 11 :ld w"Ej"E[:lPs:lnbpS!J?lJUJU:)
-:Ml'I:A9:Il :ldw"E[ uI:l Ps:;mbpS!J?lJ UJ"E:)
-:V('0 :11 :ldw u[ ulSU"Ep lURJnOJ np ?l!SU:l 1U1
-°
a
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V Çl VOls
C
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I
v
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Vfz
+
1:-
°
.
y
V CI Vl 1 °9l :lJAJ3<l1 :lJq!18J OC-lP Uo
n
's:llI!w uJ()(X)OOf'
or
35
E:UCT R ICl T E:
ac
t
iv
it és
SYMBO LES GRAP H IQ UES PO UR SCHE MAS ELECT RIQUES
filco nd ucte ur lampe
à
incande scence----@-fils conducte urssanscon
--+-
lampe témoin----®-tac t électrique entre eux
fils conducte urs reliés. transformateur
~L
entreeuxinterrupte ur ouvert _ _ _ _ _ _0 - - masse
Jm
inter rupt eur fermé 0 0 - - terre~
pile(le Irait lo ngetfin est
----1~
coupe-circuit (fusible)----1
f-Iaborne +) géné rate urélectrique
---0-
moteurélectrique ---0-ahe rnatif'\..;
continu_
00==
relais---.flL
•
•
ampèremètre ---0-compteur d'énergie (le Wh--8-
• compteur.); ici enco u-voltmètre rant alternatif '"\.,LUMIÈRE
Miroirs de Syracuse incendiant la flotte ennemie et autresphèncmènesoptiques(g ra~ u re de 1572L
.,-
.
'f""
/ @ '
\
~A-,-~~
-
"
.
-37LUM IË RE
documents
Paye 381/ La Terre el la Lune vues d'Appolo8,le
24décembre1968.
2/
ta planète Saturne.Page39
1/ La nébuleuse d'Orion. C'est dans les
nébuleusesque naissent lesétoiles.
2/
la Galaxie d'Arldrom ède. Cette galaxie estsemblableilla nêtre.Toutesles étoilesvisibles distinctement Suf la photographie appartiennentilnotregalaxie.
LUMII:RE
document
s
LUMIËR E
2
documents
3 Tentez de reccnnettrece groupe decratères
sur les autresphotllgraphies montrant les phases de la lune. SUI combien de ces phutns funaires peuvez-vcus faire cette identificatien?
Pendant quelle phase de la lune cette photoa-t-elleété prise?
Évaluez le diamètre du plus large cratère
(en bas,àaauc bel.Notez le résultatet la méthodeemployée.
2 LU MI ÈRE 3
docum
ents
Phases de la Lune
Page40 1/ Derniercroissant.2/
Dernier quartier.Page 41
1/ Plei ne lune[presque].
2/
Premierquartier.3/ Premier croissant.
2
LUMIËR E
do
cum ents
Page42
Eclipse de Lune du 16 septembre 1978.
Page 43
1
1
Le satelliteetsespanneaux solaires.2/
Le réflecteurlunaire.Le réflecteur lunaire
Le 20juillet 1969 ,NeilAmstrougelEdwin Aidrin fu rent les pre miers
ho m me sil ma rchersur la Lune. Ils y placè re ntunréflecte urde lum ière qu i per mit de déte rm ine r.ave c une
très gra nde préc is ion, la dist a nce
de laTerre
à
la Lune, enmesu ra ntle temps mis par la lum ière d'un
la ser pou r faire un alle r et re tou r.
Le s surfaces réfléchissa nt es du r
é-flecteur étaien t disposéesde façon
à renvoye r la lu mière exactement
ve rs sa so urce.
LUMIÈ RE
do
cuments
LUMIÈRE
do
cuments
De la légende d'Archim ède aufour sola ired'Ode illo,
La légend e raconte qu'Archimède inventa le •miroir ardent " lorsdu siège de Syracuse pa r les Romains (215-2 12 av, J,-c.), Ce miro ir aurait
renvoyé les rayons du so leil su r les voiles des navires en ne mis, en y menant ainsi le fe u.
Un tel miroir fut effective me nt construit, plusta rd, par Buffon .Durant le print e mpsell'été1747,ilexpérimenta un miro ircomposéde 16g glaces
étamée s. d'environ 20 cm de côt e. Chac une de ces glaces était mobile en tous se ns et pouvait ainsi ren voyer la lumiè re duso leilvers le même point. Les exp érien ce s furent faites à Paris, dan s le Ja rdin du ro i (actuellemen t,le Ja rd in desplantes):
- une branc he de hêtre goud ron née brûla ave c 40 glace s seu le men t (le quart du miro ir):
- on fit fondre un gros flacon d' étain, pesant environ 6 livres. avec 45 glaces (l'étai n fond à 228OC ):
- un mor ce au d'arge nt fonditavec 117glace s(l'argent fond à 1 044 OC). Aujo ur d 'hui, le four solaire d'Odeill o (Pyrénées Orientales), mis en service en 1970, fonction ne suiva nt le même principe : il peutattein d re une te mpérat u re de 3800 oc. La lumière du Soleil est co nc e nt rée sur le four par un grand miroir courb e co mpo sé de 9500 miro irs de 45cm de côté. Ces miroirs SOnt fixe s. La lumière du Soleil leur arr ive après s'être réfléchie su r les 63 miroirs plans qui leu r font face: les miroirs plansont une surface de 45 mZchacun: ils peuvents'orienter poursuivre
le mouvem en t apparent du Sole il grâce à un dispositif optiq ue etéle c-tronique .
Le four d'Odeillo peut ains i att e indrede hautestempérat uressansapport d'él éments po llua nts: il est utilisé par lescherch e u rsqu i peu vent yfai re des expé rie nce s da ns de s conditions de gra nde pureté chimique .
Page 44
1/ Un des deux «miroirs» du radictè
-lescopede Nançay (Cher!:
- longueur:200m; - hauteur:35m.
Où doit se trouver le deuxième miroi r (comparez avecla photogra phieci-dessus)? 2/ Télescope pour astronom ie infrarou ge Iübservetclrede Meudonl.
3/ le grandtélescopede l'ûbservatehede
Haute-Provence. Il fonctionne en lum ière visible.le miroirsitué à l'intérieur du tube a un diamètrede1,93 m.
Page45
lefoursolaired'Odeillo.
LUMll::RE
'
1
-
L
.,
\
)
,
documents
1 Page46lumièresdans Paris.
Page47
les couleurs dans l'habitat et les vête
-ments:
1/ Uneruede Chaouen(Maroc!.
2/Touareg.
3/ Maison solaire. la lumière du Soleil
est absorbee par des panneaux noirs situés sous les vitresdu toit.
LUMIËRE
do
cuments
,/ ConcaveetConvexe
19ravure de M.-C.Escher,1955}.
2/ Détail de la gravure. la coquille est -elle en creux ouen reliel? Retournezle
livre pourvousen assurer.
3/ 0es diverses dispositio ns el hauteurs
des omb res auflambeau (gravurede R.-P.
Dubreuil, 1602-1670l.
LUMIËR E
Co
mment les verres
correcteurs
ont influencé l'
histoire de l
'
optique
Au XV Ie siècl e .on pouva it déjà util iser deslunett es pour corr ige rla vuc. Elles avaient été invent ees trois siècles aupa rava nt par des art isa ns dont
on ne co nnan pas les noms. Nous allo ns voir que leur inventi on a eu
une grande importan ce pour la scie nc e:nous allon s vo ir, aussi,pourquoi ces artis a ns ne so nt pasdevenuscélèbres.
Ces lunett es éta ie nt co ns tit ué es de peti ts disques de ve rre tra nsp a re nt
il face s bombées (. lentilles de verrev) ou de forme cre use (. ve rres cre ux.). Les . lent illes de verre . serva ie nt aux personne s âgées pour voi r de près, co m me dans leurjeunesse , et les. verr es creux. pe rme t -ta ient de voi rau lo inilceux qui avaie nt la. vue faib le . etqu' o n ap pe lle
ma intena nt myopes,
Pe rson ne ne savait pourqu oi ces verresamélio ra ie nt la vue. Cette que s-tion n' était même pas abord ée pa r le s sav a nts de l'époque : cesderni ers,
en effet. avai ent obse rve lesliguresdéfo rm éesct monst ru eu se sproduites
par des lent illes. ou par des miroirs de formes com pliq uees, du ge n re de
ceux qu'o n re ncontre dan sle sfoire s.Ilsen ava ien t conc lu que leslen tille s
trompaient les sens , et que les phénom èn es observés avai ent quelqu e
chose de mag iq ue, mais ne pou vai ent pasêtre comp rissc ient ifiq uement.
Cec i expliq ue que les savants de l'é poqu e n'o nt pa s parlé des lentill es Jans le ur s éc rits : les un isa ns. auteurs de celle merve ille use invent io n,
sont don c rest és inconnu s.
C'est alors que nous retrouvons 8atlist a della Porta. Cet homme rech e
r-chait ave c avidi té tout cequ'ilyavai t de no uveau.de mysté rieux . d'extra -ordinaire : il en traitai t pa r écrit avec une grande facilit é. sa ns up p ro-fo ndir. dans un style gra ndiloq uen t. sans trop se préo cc upe r de savoir
s'i ly avait des part ies dépou rvue s de rigu eur scie ntifi q ue.
Porta fut donc passionn é par le probl ème des lentille s. et ilen parla
abo nd a m men t dans so n livre Mogia Noturolis(1589) ,Da ns ses tentati ves pour com p re ndr e scie ntifique me nt les lentill es, il fit beau coupd'erreu rs.
mai s limponant est que l'on ait parlé de ce problè me dans un livre qui
eut une diffusion éno rme : il fut édité des dizaines de fois en lat in cl traduit dans toutes les lan gu e s eu ro pée nnes de l'époq ue .
Un an plus tard. en 1590, des art isans, s'Inspirant d'un e recettedonnée
pa r Po rta dans son livre, co nst ru isire nt une lunette avec un tube cldeux
lent illes . C'e st celte sorte de lunette que Galilée pointa surle cie l étoilé .
en 1610: il y vit alors des choses res té es jusqu'alo rs inim agina bles.
Cepe nd an t. la méfia nc e envers les lenti lles pe rsistait ct Ga lilée dut lutte r pour conva inc re les gens de la réalité de ce qui était vu dans sa lu net te. De gra ndes discu ssions eurent lie u. Celle bataill e d'idées seter -mina par la vic to ire de Galilée. Kepler. un autre savant quiavait. en 1604 , ém is de s idées modernes en optiqu e , fut co nvai ncu par Galilée et
sa lu ne tte : c'est pourquoi ilap p liq ua ses idées aux lentilles. ct put ainsi
en exp liq uer co nve na b le me nt les effets.
On fabr iqu a alo rs de nombreux instruments scient ifiq ues ave c ces len
-tilles (comme , par exemple. le microsco pe)et on put fairede no uvelles
expé rie nce s: cciii. co nd u isit à un progrè s des connaissa nces. non se ule-ment en optique , mais auss ien ast ro no m ie eten médec in e .
do
cum ent
s
- Quelques observa tions laites par Galiléeà l'aide de sa lunette. en 1610: - La surlace de la LUlle parsemée de
cretè res. de plaines (appelées (mers»1.
demontagnes etdevallées.
- Existence d'un grand nombre d'étoiles non visiblesà l'œil nu.
- Oes satellites tournant autour de Jup i
-ter enquelques jours.
- Les phases de Vénus.
Galilée put aussi obtenir une image du
Soleil à l'aide de sa lunette et observer les taches solaires, leur mouvement el en déduire que le Soleil tournait sur lui-même.
Ainsi, vous pouvez refaire ces observ a-tionsàraided'une petitelunette.
LUMIE RE
docum
ents
2 3
La construcl ion du métro so uter-rain de San Fra ncisco.
Ce sont des lasers qui ont per mis
d' aligner, sur plusieurs kilom è tres. les équipements flott ants utilises
pour creuser la tranch ée sous-
ma-rine du métro à traver s la baiede SanFranc isco .
1/ laser en fonctionnement dans un la
-boratoire.
2/ Peuvez-vcus lire l'inscription écriteâ
ravant de ce véhicule?Pourquoi ra-t-en
écriteàl'envers?
3/ Unappareilphotographique avecseuf
LUMIËRE 2
do
cuments
Le
s
appareil
s
photographique
s
à
objectif
s
interchangeables
3Avec les appa re ils à obj ect ifs i n-terc ha ngea b les, on dispose d'u ne gamme d'objectifs tres étend ue. Les obj ect ifs les plus courants ont les dist an ce s focales suivan tes: 16 ,35, 50. 135, 300 mm.Laserie de photog raphi es ci-con tre permet de com pare rleurs perform an ces. 5
U
n appareil de phot
ographe
ambulant
Ce t appa re il pe rm et de pre nd re un clic hé surun papier photogr aph iq ue (fo rma t ca rte post al e ). de le dé vel o pp er et de le reprodu ire en positi f sur une aut re ca rte postal e.
Il est co nsti tue d'un e caisse de 40 cm de lo ngu eur. do nt l'inté rie u r est peinten noir.
L'o bjectif a une distan ce focale de 15 cm . L'image est mise au point sur un ve r re dépoli placé à l'inté rieurde l'ap pareil.sur un cad re mob ile qui peu t cou lisse r le long de la caisse; on fixe ensuite Jepapier phot o -gra phiq ue su r le verre dépoli . La ré serve de papi er est rangée dans la caisse,
Une ouverture. masqué e pa r un manc hon de tissu no ir , pe rme t au photograph e de trava iller avec une main ill'inte rie ur de la caisse. Tro is bac s de dé vel oppe ment sont fixés cont re la par o i arriè re de J'a p pa rei l. On survei lle le dé vel op peme nt à trave rs un verr e rou ge. Po ur avo ir un positif. on pho tog ra phie le cliché obtenu en le placent de vant l'o bj e ctif. à l'extrémité d' une peti te pla nc he de JOcm de lo ng. D'après Photo-Revue, 15 septe mb re 1927,
Série de photogra phies prises du même endroit, avec des abjectifs de distance f o-cale différente: 1/ f= 16mm.
2/
f= 35mm. 3/ f= 50mm. 4/ f= 135mm.5
/
f= 300mm.5
1
LUMIËRE
documents
1/
2/
Photographies obtenues avec un film sensible aux rayons infrarouges:on délecte, sur la seconde photographie. la partie de la table chauffée par la main quelquesinstants auparavant.3/ Uneutilisation desrayons X:radiogra
