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Note aux enseignants ou aux TTP : voir à la fin de ce laboratoire.
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PROGRAMMES : ST, STE, ATS TYPE DE LABO : Observation CONCEPT : Fonction de protection MANUEL : Chapitre 14, page 466
TECH 14 CORRIGÉ
La fonction protection
BOÎTE À OUTILS: Pages 77 et 79
BUT DU LABORATOIRE Observer le fonctionnement d’un dispositif de protection dans un circuit électrique.
CRITÈRES D’OBSERVATION 1. Dans un circuit électrique, à quoi servent les composantes électriques qui ont la fonction protection ? Elles peuvent interrompre automatiquement la circulation d’un courant électrique en cas de situation anormale.
2. Dans le tableau ci-dessous, indiquez deux dispositifs de protection et précisez leur fonctionnement. Dispositif de protection
Fonctionnement Lorsque l’intensité du courant dépasse un certain seuil, un filament à
Fusible
l’intérieur du fusible fond, empêchant ainsi le passage du courant électrique. Lorsque l’intensité du courant dépasse un certain seuil, le bilame devient
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Disjoncteur
chaud, se courbe et coupe le contact. Un mécanisme se déclenche alors pour maintenir le circuit ouvert.
3. Identifiez les symboles suivants. a)
b)
c) ou
Un dispositif de protection
Une source de
(fusible, disjoncteur)
courant continu
d)
Un interrupteur unipolaire
e) ou
Un fil électrique
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ou
Une ampoule
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4. Qu’est-ce qui distingue un circuit électrique ouvert d’un circuit électrique fermé ? Un circuit électrique ouvert ne permet pas au courant électrique de circuler alors qu’un circuit électrique fermé permet au courant de circuler.
MATÉRIEL • • • • •
Une source de courant continu à tension variable Une ampoule 2,5 V, avec une douille et des contacts 4 fils électriques avec pince crocodile Un fusible de 300 A Un interrupteur
MANIPULATIONS
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1. S’assurer que l’interrupteur est ouvert, c’est-à-dire qu’il ne laissera pas passer le courant lorsqu’il sera branché. 2. Allumer la source de courant continu et ajuster la tension à 2,5 V. 3. Fermer la source de courant continu. 4. Relier la source de courant continu, l’interrupteur, le fusible et l’ampoule avec les fils, tel qu’illustré ci-dessous.
5. Fermer l’interrupteur. 6. Observer les changements au niveau du filament à l’intérieur du fusible et de l’intensité de la lumière produite par l’ampoule. Ce faisant, augmenter la tension de la source de courant continu lentement jusqu’à 6 V. Noter le résultat. 7. Observer encore les changements au niveau du filament à l’intérieur du fusible et de l’intensité de la lumière produite par l’ampoule. Ce faisant, augmenter la tension de la source de courant continu lentement jusqu’à 9 V. Noter le résultat. 8. Placer la main au-dessus du fusible SANS LUI TOUCHER. Noter la perception ressentie. 9. Ouvrir l’interrupteur. 10. Démonter le circuit électrique et ranger le matériel.
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OBSERVATIONS Notez vos observations dans le tableau suivant. Donnez un titre à votre tableau. Titre : Réponses variables. Exemple. Les observations sur le filament du fusible et sur l’intensité de la lumière produite par l’ampoule. Variation de tension De 2,5 V à6V
De 6 V à 9 V
Changements au niveau du filament du fusible
Changement d’intensité de la lumière produite
Le filament devient de plus en plus rouge.
L’intensité de la lumière augmente.
Le fil devient encore plus rouge et se casse.
L’intensité de la lumière augmente de plus en plus, puis l’ampoule s’éteint.
La sensation perçue en plaçant la main au-dessus du fusible : Une sensation de chaleur.
RETOUR SUR LA DÉMARCHE D’OBSERVATION 1. Sachant que, lorsqu’on augmente la tension sans augmenter la résistance dans un circuit, l’intensité du courant augmente. Expliquez quel a été l’effet de l’augmentation de la tension sur les éléments suivants. a) Le fil du fusible : Le filament chauffe et finit par se rompre.
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b) L’intensité de la lumière produite par l’ampoule : L’intensité lumineuse augmente.
2. Sachant que, lorsqu’on augmente la tension électrique dans un circuit sans augmenter la résistance, l’intensité du courant augmente. Expliquez ce qui s’est produit avec le filament du fusible. Le filament du fusible a fondu parce que l’intensité du courant qui le traversait était trop élevée.
3. Indiquez quelle était la fonction électrique du fusible dans ce circuit . La fonction protection.
4. Si l’ampoule avait été directement branchée au circuit électrique, sans le fusible, qu’aurait-il pu se produire lorsqu’on aurait augmenté la tension électrique ? L’ampoule aurait pu se briser, puisque l’intensité du courant qui la traverse aurait été trop forte.
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5. Illustrez, à l’aide d’un schéma, le circuit électrique que vous avez monté pour allumer l’ampoule.
NOTES AUX ENSEIGNANTS OU AUX TECHNICIENS EN TRAVAUX PRATIQUES (TTP)
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– Il est possible de se procurer des fusibles de 300 Am dans des magasins d’électronique. – On peut démontrer aux élèves que l’ampoule se briserait si on augmente la tension dans le circuit sans fusible en démonstration. Prévoir alors que l’ampoule ne pourra être réutilisée. – On peut aussi intégrer un ampèremètre au circuit pour montrer que l’intensité du courant augmente lorsque la tension augmente.
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