Circuits électriques : conducteurs, isolants et l'éclairage de la roue

Circuits électriques : conducteurs, isolants et l'éclairage de la roue

Le circuit fermé

Pour qu'une lampe s'allume, il faut un circuit fermé : un chemin sans coupure qui part de la borne + du générateur (pile, batterie, prise), passe par la lampe et revient à la borne −. Les fils conduisent le courant. L'interrupteur ouvre ou ferme le chemin : ouvert, plus de courant, la lampe s'éteint ; fermé, le courant circule.

Si le fil est coupé ou la lampe grillée, le circuit est ouvert : rien ne s'allume. Une lampe torche, c'est exactement cela : deux piles, un fil, une ampoule, un bouton.

Conducteurs et isolants

Un conducteur laisse passer le courant : les métaux (cuivre, fer, aluminium, or), le carbone de la mine de crayon, l'eau salée, le corps humain. Un isolant bloque le courant : le plastique, le caoutchouc, le verre, le bois sec, l'air sec, le papier.

Les fils sont en cuivre (conducteur) entourés de plastique (isolant) : on peut les toucher sans danger tant que la gaine est intacte. Les électriciens portent des gants en caoutchouc et des chaussures à semelle isolante.

Tension et intensité

La tension, en volts (V), c'est la « poussée » du générateur. Une pile de lampe torche fait 1,5 V, une batterie de moto 12 V, la prise de la maison à Kinshasa 220 V. L'intensité, en ampères (A), c'est la quantité de courant qui passe. On la mesure avec un ampèremètre en série, la tension avec un voltmètre en parallèle.

Plus un appareil est puissant, plus il tire d'ampères : une lampe LED tire 0,05 A, un fer à repasser 5 A, un climatiseur 10 A. La puissance en watts (W) = tension × intensité : 220 V × 5 A = 1 100 W pour le fer.

Série et parallèle

Deux lampes en série sont sur le même chemin : si l'une grille, l'autre s'éteint, et chacune brille moins fort. Deux lampes en parallèle ont chacune leur chemin : si l'une grille, l'autre reste allumée, et chacune reçoit la pleine tension. Les prises de la maison sont en parallèle : le frigo continue quand on éteint la télé.

L'éclairage de la Grande Roue

Prenons les valeurs d'exercice de la fiche « Physique du Parc N4 » : la Grande Roue porte 4 096 lampes LED réparties sur ses rayons. Elles sont câblées en parallèle par groupes : si une lampe tombe en panne, les autres continuent. Chaque groupe est commandé par un boîtier électronique qui change les couleurs : c'est pour cela que la roue peut afficher des motifs. Toute l'installation tire environ 300 W, moins qu'un seul fer à repasser, alimentée par le réseau et, en secours, par le groupe électrogène.

Sécurité

Le corps humain est conducteur : 220 V peuvent tuer. On ne touche jamais un fil dénudé, une prise avec les mains mouillées, un appareil tombé dans l'eau. On ne met pas d'objet dans une prise. Un fil qui chauffe ou une odeur de brûlé : on coupe le disjoncteur et on appelle un électricien. Au parc, les armoires électriques sont fermées à clé et portent le symbole de l'éclair.

À retenir

• Circuit fermé = courant ; circuit ouvert = pas de courant.
• Conducteurs : métaux, eau salée, corps humain ; isolants : plastique, verre, bois sec.
• Volts (tension), ampères (intensité), watts (puissance) = V × A.
• Parallèle : chaque lampe a son chemin ; série : un seul chemin.