Quel est le rôle d'un coupe circuit ?

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Document : Quel est le rôle d'un coupe circuit ?

Lorsqu'un courant électrique traverse un matériau conducteur, ce dernier s'échauffe, c'est ce que l'on appelle l'effet Joule. Cet effet Joule est d'autant plus important que l'intensité du courant électrique est grande. Si cet effet trouve aujourd'hui de nombreuses applications utiles (chauffage domestique, four, plaque de cuisson …), il pose également problème dans nos installations électriques. En effet, chaque année en France de nombreux incendies sont d'origine électrique, puisque une intensité trop élevée du courant circulant dans les fils électriques (appelée surintensité) provoque un échauffement important pouvant être source d'incendie. Pour écarter ce risque, nos lignes électriques doivent obligatoirement être protégées par un coupe circuit (fusible ou disjoncteur).

Le fusible est tout simplement constitué d'un petit fil métallique prévu pour fondre dés que l'intensité du courant atteint une certaine valeur, ouvrant ainsi le circuit et écartant tout risque de surintensité. Le fusible est alors détruit et il faut le changer. Le disjoncteur coupe lui aussi le courant dés que l'intensité dépasse une certaine valeur, mais il présente l'avantage d'être réutilisable, il suffit de le réarmer après coupure.

Questions :

1- Qu'est-ce que l'effet Joule ?

2- En quoi une surintensité peut-elle représenter un danger ?

3- Expliquer brièvement comment un fusible permet d'éviter une surintensité.

4- Exercice : étude d'un fusible

On considère une ligne électrique a la maison sur laquelle sont branchées en dérivation une lampe halogène (L1) de puissance nominale PL1 = 500 W, une lampe à incandescence PL2 = 150 W, et une machine à laver dont le moteur à puissance PM = 3500 W.

Cette ligne alimentée par la tension du secteur de valeur efficace UG = 230 V, est schématisée ci dessous :

Fusible. Le fil fond et se coupe dés que l'intensité dépasse une

certaine valeur Disjoncteur

M G

L₁

L₂ Fusible

16 A

I_tot I₁

I₂ I_M I_tot

Cette ligne est protégée par un fusible prévu pour fondre dés que l'intensité dépasse 16A.

Rappels sur les lois des circuits en dérivation:

- Dans un circuit en dérivation, la tension aux bornes de chacun des dipôles est égale à la tension aux bornes du générateur. C'est la loi d'égalité des tensions.

- Dans un circuit en dérivation, l'intensité du courant délivré par la générateur est égale à la somme des intensités traversant chacune des branches du circuit.

K₁

K₂

K₃

a) A l'aide de la loi d'égalité des tensions, déterminer la valeur des tensions UL1, UL2 et UM aux bornes des trois dipôles (L1 ; L2 et M).

b) Rappeler l'expression de la puissance électrique P reçue par un dipôle électrique en fonction de l'intensité efficace I du courant qui le traverse et de la tension efficace U à ses bornes.

c) Calculer les valeurs des intensités IL1 , IL2 et IM, des courants traversants les trois branches du circuit.

d) En déduire que l'intensité du courant électrique fournit par le générateur vaut Itot = 18 A.

e) Conclure : que se passera-t-il si on ferme simultanément les trois interrupteurs K1, K2 et K3.