L’ingénierie électrique

(1)

©ERPIReproduction et modifications autorisées uniquement dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé.

L’ingénierie électrique

Verdict

1 QU’EST-CE QUE L’INGÉNIERIE ÉLECTRIQUE ? (p. 458-462)

1. Énumérez cinq objets techniques que vous utilisez tous les jours et qui auraient pu être

conçus par des ingénieurs électriciens. Expliquez votre réponse.

2. Quelles sont les principales différences entre les composantes électriques et les composantes électroniques ?

3. De quel outil les ingénieurs électriciens se servent-ils pour illustrer les circuits et les renseignements qui s’y rapportent ?

4. Les piles sont des sources de courant continu. Les centrales électriques génèrent un courant alternatif. Expliquez la différence entre ces deux sortes de courant.

5. Expliquez pourquoi les affirmations suivantes sont fausses.

a) Les électrons circulent de la borne positive d’une pile à la borne négative.

CHAPITRE 8 CORRIGÉ

Verdicts et diagnostics ^ST

Questions 1 à 8, 10, 11,

Réponses variables. Exemple. Un téléphone, un ordinateur, un réfrigérateur, un grille-pain, un plafonnier. Ces objets comprennent tous des circuits électriques qui auraient pu être conçus par des ingénieurs.

CHAPITRE 8

Les composantes électroniques sont fabriquées à l’aide de semi-conducteurs et les composantes électriques sont faites de métaux et alliages conducteurs.

Les composantes électroniques sont miniaturisées et nécessitent des courants très faibles, alors que les composantes électriques sont conçues pour faire fonctionner des circuits de plus forte puissance.

La commande des signaux électriques est plus fine dans les composantes électroniques, ce qui permet le traitement de l’information.

CHAPITRE 8

Un schéma électrique.

CHAPITRE 8

Un courant continu est un courant dans lequel les électrons ne circulent que dans un sens. Un courant alternatif est un courant dans lequel les électrons se déplacent selon un mouvement de va-et-vient.

CHAPITRE 14

Le courant électrique circule de la borne positive à la borne négative, mais les électrons circulent

(2)

(3)

b) Un circuit électrique n’est constitué que de composantes ayant pour fonction de conduire le courant.

2 LA FONCTION ALIMENTATION (p. 462-463)

6. Un ingénieur électricien doit choisir une source d’alimentation pour du matériel électrique.

Quelles sont les sources d’alimentation les plus appropriées pour chacun des cas suivants ? a) Un matériau d’aspect brillant, bon conducteur d’électricité.

b) Un appareil photo numérique.

c) Un photocopieur.

7. Trouvez un avantage et un inconvénient pour chacune des sources d’alimentation de la question précédente.

Cellule photovoltaïque.

Pile.

Prise de courant.

Les composantes d’un circuit électrique ont plusieurs autres fonctions possibles, dont l’alimentation, l’isolation, la protection, la commande et la transformation d’énergie.

Cellule photovoltaïque. Réponses variables. Exemples.

Avantages : elle peut alimenter un dispositif éloigné d’un réseau électrique ; elle ne génère pas de gaz à effet de serre ; elle a une longue durée de vie.

Inconvénients : elle dépend de l’ensoleillement ; elle est coûteuse.

Pile. Réponses variables. Exemples.

Avantage : elle est portative.

Inconvénients : elle a une durée de vie limitée ; elle est une source de pollution dans les sites d’enfouissement.

Prise de courant murale. Réponses variables. Exemples.

Avantages : c’est une source stable ; elle génère peu de gaz à effet de serre (si elle est reliée à un réseau hydroélectrique uniquement).

Inconvénients : les appareils ne peuvent être déplacés loin de la source ; ils s’éteignent lors des pannes de courant ; l’hydroélectricité engendre l’inondation de certains territoires.

(4)

3 LES FONCTIONS CONDUCTION, ISOLATION ET PROTECTION (p.

464-468)

8. Lesquels des éléments suivants assurent la fonction conduction dans un circuit électrique ? Expliquez pourquoi.

a) La gaine de plastique d’un fil électrique.

b) Une vis de métal entourée d’un fil électrique dans un interrupteur.

c) Le boîtier de céramique d’une prise électrique.

d) Des fils électriques reliés à une pile.

b) et d), car ces éléments permettent la circulation du courant électrique.



La question 9 ne s’adresse pas aux élèves du programme ST.

10. Les fils électriques sont généralement gainés de matière plastique.

a) Expliquez pourquoi.

Pour empêcher les électrons de quitter les fils et prévenir les chocs électriques.

b) Comment se nomme la fonction assurée par la gaine ? La fonction isolation.

11. Le fusible et le disjoncteur jouent le même rôle dans les circuits électriques.

a) Quelle fonction assurent-ils ? La fonction protection.

b) Laquelle de ces composantes constitue l’option la plus intéressante ? Expliquez pourquoi.



La question 12 ne s’adresse pas aux élèves du programme ST.

4

LA FONCTION COMMANDE (p. 469-471)

13. Lorsqu’une lampe est éteinte, le circuit électrique qui se rend à l’ampoule est-il ouvert ou fermé ? Expliquez votre réponse.

Réponses variables. Exemple. Le disjoncteur, puisqu’il peut être réarmé, tandis que le fusible brûle et doit être jeté après avoir servi.

(5)

(6)

5 LA FONCTION TRANSFORMATION D’ÉNERGIE (p. 471-472)

15. Dans chacun des appareils illustrés ci-dessous, l’énergie électrique est transformée en une autre forme d’énergie. Quelle est la forme d’énergie obtenue ?

Énergie thermique (ou mécanique). Énergie lumineuse. Énergie sonore.

6 LES COMPOSANTES AYANT D’AUTRES FONCTIONS (p. 473-478)



Les questions de cette section ne s’adressent pas aux élèves du programme ST.

QUESTIONS SYNTHÈSES



La question synthèse B ne s’adresse pas aux élèves du programme ST.

A. En arrivant chez un ami, vous appuyez sur la sonnette placée près de la porte d’entrée.

Un circuit électrique est activé et la sonnerie se fait entendre.

a) En appuyant sur le bouton-poussoir (sonnette), vous avez permis la fermeture du circuit électrique. Quelle fonction joue ce bouton dans le circuit ?

b) Le bouton-poussoir est recouvert de plastique. Pourquoi ? Quelle fonction joue cette petite rondelle de plastique ?

c) Lorsque les électrons se mettent à voyager dans le circuit, ils traversent un fil électrique embobiné sur lui-même. Au centre se trouve une petite tige de fer. Comment appelle-t-on ce dispositif ?

Fonction commande.

A B C

Elle empêche l’usager de s’électrocuter. Il s’agit de la fonction isolation.

Un électroaimant.

(7)

(8)

e) La tige de fer au centre de la bobine est attirée par une plaque de métal. En la heurtant, elle la fait résonner. Quelle est la forme d’énergie finale produite par le dispositif ?

f) Une semaine plus tard, vous retournez chez votre ami. Vous cognez à la porte, car la sonnette ne fonctionne plus. Votre ami vous explique que c’est depuis le moment où, la veille, il a tenté de brancher une guirlande de lumières pour décorer sa maison.

Les ampoules se sont allumées une fraction de seconde, puis elles se sont éteintes.

Que lui conseillez-vous de faire ?

C. Préparez votre propre résumé du chapitre 14 en construisant un réseau de concepts.

Diagnostic

1. D’après vous, qu’est-ce qui peut rendre difficile le recyclage des déchets électroniques ?

2. Que pouvez-vous faire personnellement pour réduire l’impact des déchets électroniques sur l'environnement ?

Réponses variables. Exemples. Le fait que le matériel électronique soit composé de plusieurs petites pièces ; le fait qu’il renferme des métaux lourds dangereux pour la santé et difficiles à éliminer.

Réponses variables. Exemples. Conserver le matériel électronique le plus longtemps possible ; prendre soin du matériel ; faire des mises à niveau du matériel plutôt que de le remplacer (en augmentant la mémoire de son ordinateur, par exemple).

Voir la section « Réseaux de concepts » dans le guide B.

Réarmer le disjoncteur qui contrôle ce circuit électrique.

Énergie sonore.