Exercices: Circuits électriques simples

Associer chaque élément d'un circuit à son rôle. Éléments : générateur, fil conducteur, récepteur et interrupteur. Rôles : met les charges en mouvement, conduit le courant d'un point à un autre, utilise l'énergie électrique et ouvre ou ferme le chemin du courant.

Expliquer avec ses propres mots la différence entre un circuit ouvert et un circuit fermé. Observer les deux montages de la figure :

Dans lequel des deux l'ampoule s'allume-t-elle ? Pourquoi ?

Quel est le rôle d'un interrupteur dans un circuit ? Le relier aux circuits ouvert et fermé : dans quel état chaque position de l'interrupteur laisse-t-elle le circuit ?

Dans les schémas, les éléments du circuit sont dessinés avec des symboles normalisés, identiques dans le monde entier : la pile est représentée par deux traits parallèles, l'un long et fin et l'autre court et épais ; l'ampoule, par un cercle contenant une croix ; l'interrupteur, par un trait levé. Voici les trois symboles :

Dessiner dans son cahier le schéma d'un circuit comportant une pile, un interrupteur et une ampoule.

Vous pouvez le faire sur papier et envoyer une photo avec votre réponse.

Qu'est-ce qu'un récepteur électrique ? Donner trois exemples de récepteurs présents chez soi et indiquer en quoi chacun transforme l'énergie électrique (par exemple, l'ampoule la transforme en lumière).

Vous voulez réaliser un circuit pour allumer une ampoule avec une pile. Dresser la liste de tout le matériel nécessaire et expliquer à quoi sert chaque élément.

Dans une lampe de poche, il y a une pile, une ampoule, un interrupteur et un ressort métallique qui relie le tout, comme sur le schéma de la figure.

1. a) Quel élément met les charges en mouvement ?
2. b) Quel élément utilise l'énergie ?
3. c) Que fait l'interrupteur lorsqu'on allume la lampe de poche ?

Indiquer si chaque élément de cette liste est un générateur ou un récepteur : la pile d'une télécommande, le moteur d'un ventilateur, la batterie d'une trottinette, le vibreur d'une sonnette et une ampoule.

Deux ampoules sont branchées l'une derrière l'autre, en série, à la même pile, comme sur la figure.

1. a) Si l'une des ampoules grille, que se passe-t-il pour l'autre ?
2. b) L'expliquer en pensant au chemin suivi par le courant.

Maintenant, les deux ampoules sont branchées en dérivation : chacune a son propre chemin pour le courant depuis la pile, comme sur la figure.

1. a) Si l'une grille, l'autre continue-t-elle à briller ?
2. b) Comment pensez-vous que les lampes de votre maison sont branchées, en série ou en dérivation ? Justifier la réponse.

Dans un circuit à un seul chemin, il y a une pile, un interrupteur et une ampoule. Si l'on change l'ordre et que l'on place d'abord l'ampoule puis l'interrupteur, le circuit fonctionnera-t-il de la même façon ? Expliquer pourquoi l'ordre des éléments n'a pas d'importance lorsqu'il n'y a qu'un seul chemin.

Lucie réalise son circuit avec une pile, des fils et une ampoule, mais l'ampoule ne s'allume pas. Indiquer trois causes possibles de la panne et expliquer comment elle vérifierait chacune pour trouver le problème.

Avec une pile de $1,5\ \text{V}$, l'ampoule du montage brille peu. La figure montre le montage avec deux piles placées l'une derrière l'autre :

1. a) Quelle tension fourniront deux piles de $1,5\ \text{V}$ placées l'une derrière l'autre ?
2. b) Que deviendra l'éclat de l'ampoule lorsqu'on passera aux deux piles ?

Un couloir a deux ampoules branchées en série. Où faut-il placer l'interrupteur pour éteindre les deux en même temps : à côté de la première, à côté de la seconde, ou n'importe où sur le chemin ? Justifier la réponse.

Dessiner dans son cahier, avec des symboles normalisés, un circuit comportant une pile, un interrupteur, une ampoule et une sonnette, tous sur le même chemin. Si l'interrupteur reste ouvert, quels éléments fonctionnent ? L'expliquer.

Vous pouvez le faire sur papier et envoyer une photo avec votre réponse.

Deux ampoules sont branchées en dérivation et l'on veut les éteindre toutes les deux à la fois avec un seul interrupteur. Où le placeriez-vous : sur l'une des branches ou sur la partie commune, avant que le circuit ne se divise ? Dessiner le schéma dans son cahier et justifier la réponse.

Vous pouvez le faire sur papier et envoyer une photo avec votre réponse.

Avec la même pile, on réalise deux circuits : l'un avec deux ampoules en série et l'autre avec deux ampoules en dérivation.

1. a) Dans lequel des deux les ampoules brillent-elles le plus ? Justifier la réponse en pensant à la difficulté qu'a le courant à passer.
2. b) Que se passe-t-il dans chaque circuit si une ampoule grille ?
3. c) Lequel des deux montages choisiriez-vous pour l'éclairage d'une maison ? Pourquoi ?

Une guirlande lumineuse de Noël a vingt ampoules branchées en série.

1. a) Pourquoi toutes s'éteignent-elles quand une seule grille ?
2. b) Comment devraient-elles être branchées pour que cela n'arrive pas ?
3. c) Proposer une méthode pratique pour repérer l'ampoule grillée parmi les vingt.

Vous voulez installer dans votre chambre deux ampoules qui s'allument et s'éteignent séparément avec une seule pile.

1. a) Comment les brancheriez-vous, en série ou en dérivation ? Pourquoi ?
2. b) De combien d'interrupteurs avez-vous besoin et à quel endroit du circuit ?
3. c) Dessiner le schéma dans son cahier.

Vous pouvez le faire sur papier et envoyer une photo avec votre réponse.

On ajoute des ampoules en série à la même pile : d'abord une, puis deux, puis trois.

1. a) Que devient l'éclat de chaque ampoule lorsqu'on en ajoute ?
2. b) Expliquer la cause en pensant à la difficulté qu'éprouve le courant à passer.
3. c) Prévoir ce qui arriverait à l'éclat si on les ajoutait en dérivation plutôt qu'en série.

Si l'on relie directement les deux bornes d'une pile avec un fil, sans aucun récepteur, comme le montre la figure, on provoque un court-circuit : la pile et le fil chauffent beaucoup et la pile est détériorée.

1. a) Expliquer ce qui arrive au courant lorsqu'il ne rencontre rien qui utilise l'énergie.
2. b) Pourquoi un court-circuit peut-il être dangereux dans l'installation électrique d'une maison ?

La sonnette de la maison ne sonne que tant que l'on maintient appuyé le bouton de l'entrée.

1. a) De quel type d'élément de commande s'agit-il pour ce bouton et que fait-il au circuit quand on appuie et quand on relâche ?
2. b) Décrire le circuit complet de la sonnette lorsqu'un visiteur appuie et lorsqu'il relâche.
3. c) Le bouton et la sonnette sont-ils en série ou en dérivation ? Justifier la réponse.

Hugo réalise son circuit ainsi : un fil part d'une borne de la pile jusqu'à l'ampoule, et de l'ampoule un autre fil revient à la même borne de la pile, comme sur la figure.

1. a) L'ampoule s'allumera-t-elle ?
2. b) Quelle erreur a-t-il commise ?
3. c) Expliquer comment le circuit doit être monté pour que le courant fasse un tour complet.

La lumière à l'intérieur du réfrigérateur s'allume quand on ouvre la porte et s'éteint quand on la ferme.

1. a) Quel élément du circuit la porte actionne-t-elle sans qu'on s'en rende compte ?
2. b) Expliquer ce qui arrive au circuit de la lumière à l'ouverture et à la fermeture.
3. c) Pourquoi est-il important, du point de vue de la consommation de la maison, que la lumière s'éteigne toute seule ?