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LYCEE RUE TAIEB ELMHIRI MENZEL TEMIME COURS-2 : CONDUCTIBILITE ELECTRIQUE SCIENCES PHYSIQUES : CLASSES : 2 SCIENCES T-BACCARI

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LYCEE RUE TAIEB ELMHIRI MENZEL TEMIME

COURS-2 : CONDUCTIBILITE ELECTRIQUE

SCIENCES PHYSIQUES : CLASSES : 2 SCIENCES T-BACCARI

Page 1 sur 4 A. BONS ET MAUVAIS CONDUCTEURS DE L’ELECTRICITE

I. ACTIVITE-A : TRAVAUX PRATIQUES

1) Réaliser le circuit électrique représenté par la figure ci-contre.

a) Choisir trois matériaux conducteurs (M1), (M2) et (M3) de mêmes dimensions mais de natures différentes.

b) Placer entre A et B, (M1) puis (M2), puis (M3) et comparer leurs conductibilités électriques.

2) Tous les métaux conduisent le courant. A quoi cela est-il dû ?

Réponse : Dans un métal à l’état solide, les atomes sont rangés régulièrement côte à côte et se

touchent : ils forment un cristal. La plupart des électrons d’un atome d’un métal sont solidement liés au noyau. Ce pendant, un ou deux électrons peuvent se déplacer librement entre les atomes du métal : ce sont les électrons libres appelés aussi « électrons de conduction ». Les matériaux isolant ne possèdent pas d’électrons libres.

Dans un circuit ouvert, les électrons de conduction se déplacent tous de manière aléatoire dans le métal.

Mais, en fermant le circuit, ces électrons seront attirés par la borne positive du générateur et ils se déplacent tous dans un même sens. Ce déplacement d’ensemble des électrons libres engendre macroscopique un courant électrique qui circule dans le métal dans le sens contraire.

162SPH4 : Pourquoi les métaux conduisent-ils le courant électrique ?

II. RESULTAT-A

 La conductibilité électrique d’un corps est une propriété physique qui caractérise la capacité de ce corps (matériau, substance …) à laisser circuler le courant électrique.

 Pour un conducteur filiforme et homogène, la conductibilité électrique augmente lorsque le diamètre augmente, la longueur diminue et la température diminue.

 La conductibilité électrique dans un métal est due au déplacement des électrons libres, appelés aussi électrons de conduction. Cette conductibilité est d’autant plus importante que la densité de porteurs de charge et leur mobilité sont importantes.

 La grandeur physique qui caractérise la conductibilité électrique est la conductance G (en Siemens).

B. RESISTANCE ELECTRIQUE I. ACTIVITE-B

1) Rôle d’un conducteur ohmique

a) Réaliser un circuit électrique série comportant un générateur, une lampe et un ampèremètre.

b) Mesurer l’intensité I1 du courant qui y circule.

c) Insérer la résistance et mesurer l’intensité I2 de l’intensité du courant.

d) Comparer I2 à I1 et déduire le rôle (et donc la définition) d’une résistance.

Rôle d’une résistance dans un circuit

2) Mesure de la valeur d’une résistance

a) Procurer d’un conducteur de résistance avec des anneaux colorés.

b) Mesurer la valeur de sa résistance :

 à l’aide d’un ohmmètre ;

 en utilisant le code de couleur suivante :

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162SPH6 : Code couleur

3) Loi d’Ohm

a) Se procurer d’un conducteur de résistance R réglable et sur-indiquées.

b) Insérer ce conducteur dans un circuit série comportant un générateur, un interrupteur et un ampèremètre.

c) Mesurer la tension U aux bornes du conducteur ohmique et l’intensité I du courant qui y circule.

d) Consigner les valeurs dans le tableau suivant. En déduire la loi liant R, U et I.

R (Ω) U (V) I (A)

4) Loi de joule : Exprimer l’énergie dissipée par effet joule par le résistor en fonction de R, I et t ; Où t est la durée de fonctionnement du circuit.

II. RESULTAT-B

 La résistance électrique R d’un conducteur est une grandeur physique qui caractérise l’aptitude de ce conducteur à s’opposer (résister) à la circulation du courant électrique qui y circule.

 La résistance R s’exprime dans le système des unités en « ohm » de symbole  et se mesure à l’aide d’un ohmmètre ou d’un code des couleurs.

 La loi d’Ohm : Pour un conducteur ohmique (AB), la tension UAB aux bornes est égale au produit de sa résistance R par l’intensité I du courant I qui le parcourt de A vers B : U = R × I .

 Sous une même tension, l’intensité du courant traversant un métal augmente avec la température. Par conséquent la résistance d’un métal augmente par chauffage extérieur.

 La loi de Joule : En régime permanent, l’énergie dissipée par effet Joule à travers un conducteur ohmique de résistance R parcouru durant t est proportionnelle au carré de l’intensité I du courant qui y circule : Eth = RI2

t.

NB :

 Un résistor est tout conducteur ohmique dont la résistance reste constante dans un large domaine de fonctionnement.

 Pour un conducteur métallique filiforme, homogène et de section constante : R =ρ ; où ρ est la résistivité du matériau (résistance spécifique).

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Page 3 sur 4 III. EVALUATION-B

1) Exercice .1 : On réalise un circuit électrique comprenant un générateur de tension variable et un dipôle (D). Dans le but de déterminer la grandeur qui caractérise (D), on fait varier la tension U et on mesure à chaque fois l’intensité I du courant correspondante. Les résultats de mesures sont consignés dans e tableau ci-dessous.

a) Schématiser le circuit b) Tracer la courbe U = f(I).

c) Justifier l’allure de la courbe obtenue.

d) Calculer la valeur de la grandeur caractéristique du dipôle (D).

e) Sachant que la puissance consommée par le dipôle (D) vaut 122 W, déterminer le point de fonctionnement F (I, U) de (D).

2) Exercice. 2 : page 34.

C. ASSOCIATION DE RESISTORS I. ACTIVITE-C

1) Première activité : association série

a) Se procurer de deux résistances R1 et R2 de valeur 100 Ω chacune.

b) Mesurer la valeur de la résistance de leur association en série.

c) Trouver une relation entre R, R1 et R2.

d) Réaliser le circuit série comportant l’association, un générateur, un ampèremètre et un voltmètre.

e) Mesurer la tension aux bornes de l’association et l’intensité du courant qui y circule. Retrouver par application de la loi d’Ohm la valeur de la résistance de l’association.

f) Schématiser le circuit équivalent.

2) Deuxième activité : association en parallèle

g) Se procurer de deux résistances R1 et R2 de valeur 100 Ω chacune.

h) Mesurer la valeur de la résistance de leur association en série.

i) Trouver une relation entre R, R1 et R2.

j) Réaliser le circuit série comportant l’association en parallèle, un générateur, un ampèremètre et un voltmètre.

k) Mesurer la tension aux bornes de l’association et l’intensité du courant qui y circule. Retrouver par application de la loi d’Ohm la valeur de la résistance de l’association.

l) Schématiser le circuit équivalent.

Réponse : 1) = + . 2) = + ⇔ = + .

II. RESULTAT-C

 La résistance R d’une association d’un nombre n de résistors montés en série est égale à la somme de leurs résistances : R = R + R + ⋯ + R .

 L’inverse de la résistance R d’une association d’un nombre n de résistors montés en parallèle est égale à la somme des inverses de leurs résistances : = + + ⋯ + .

NB : Pour des résistances égales de résistance commune R : R = nR R = III. EVALUATION-C

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1) Exercice n°1 : Déterminer la résistance équivalente du dipôle (AB) suivant :

2) Exercice n°2 : Une boite noire contient trois dipôles : un générateur qui maintient aux bornes une tension constante E=6V et deux résistors de résistances R1 et R2 de valeurs inconnues. Aux bornes de (AB) les mesures de la tension et de l’intensité du courant donnent U=4,00 V et I=0,50 A. Déterminer les valeurs des résistances R1 et R2.

3) Exercice n°3 : On considère le circuit de la figure ci-dessous comportant un générateur, un résistor de résistance R=100 Ω et un potentiomètre de résistance réglable RC.

a) Exprimer en fonction de E, RC et R, la puissance P consommée par RC. b) Pour quelle valeur de RC, la puissance P est maximale ? que vaut alors Pmax ? 4) Exercice n°4 : Manuel pages 65-66.

5) Exercice n°5 : @droit pages.

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