Conducteurs et isolants électriques
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Objectif
Un circuit électrique ne fonctionne que si la
circulation du courant électrique est possible.
Quels sont les matériaux et les composants électriques qui laissent le courant électrique circuler ?
Comment les reconnaître ?
Quels sont les matériaux et les composants électriques qui laissent le courant électrique circuler ?
Comment les reconnaître ?
1. Exemple de l'interrupteur
Le rôle de l'interrupteur est
d'ouvrir ou de fermer
un circuit électrique : il peut
conduire le courant électrique
quand il est fermé, ou l'empêcher de
circuler quand il est
ouvert.
Son fonctionnement ne peut être expliqué qu'en étudiant les conducteurs et les isolants électriques.
Son fonctionnement ne peut être expliqué qu'en étudiant les conducteurs et les isolants électriques.
2. Définitions
Il existe deux sortes de matériaux :
– les conducteurs électriques sont des matériaux qui conduisent le courant électrique ;
– les isolants électriques sont des matériaux qui ne conduisent pas le courant électrique.
– les conducteurs électriques sont des matériaux qui conduisent le courant électrique ;
– les isolants électriques sont des matériaux qui ne conduisent pas le courant électrique.
3. Test de conductivité
a. Méthode
Un test de conductivité permet de
déterminer si un matériau est
conducteur ou isolant
électrique.
Ce test peut être réalisé simplement à l'aide d'un circuit électrique (doc.1.).
Doc.1. Test de
conductivité.
Principe du test
Le matériau à tester est inséré dans un circuit électrique comprenant une pile et une lampe :
– si la lampe brille, le courant électrique circule, donc le matériau testé est conducteur électrique ;
– si la lampe reste éteinte, le courant ne circule pas, donc le matériau testé est isolant électrique.
Ce test peut être réalisé simplement à l'aide d'un circuit électrique (doc.1.).
Principe du test
Le matériau à tester est inséré dans un circuit électrique comprenant une pile et une lampe :
– si la lampe brille, le courant électrique circule, donc le matériau testé est conducteur électrique ;
– si la lampe reste éteinte, le courant ne circule pas, donc le matériau testé est isolant électrique.
b. Résultats pour quelques matériaux
Remarques :
– le cuivre est un métal orangé que
l'on peut trouver dans les pièces de 1, 2 et 5
centimes d'euro ;– le graphite est le matériau qui constitue les mines de crayon à papier.
c. Interprétation des résultats et
conclusion
• Le cuivre, le fer et l'aluminium
sont tous conducteurs ; c'est également le cas
des matériaux appartenant comme eux à la
famille des métaux.
Tous les métaux sont conducteurs électriques.
• Tous les matériaux solides (à l'exception du graphite et des métaux) sont isolants électriques.
• L'eau pure est isolante électrique, mais l'eau salée est conductrice électrique.
Remarque : L'eau dans la nature n'est jamais pure, elle contient en général des sels minéraux qui la rendent conductrice.
Tous les métaux sont conducteurs électriques.
• Tous les matériaux solides (à l'exception du graphite et des métaux) sont isolants électriques.
• L'eau pure est isolante électrique, mais l'eau salée est conductrice électrique.
Remarque : L'eau dans la nature n'est jamais pure, elle contient en général des sels minéraux qui la rendent conductrice.
4. Conducteurs et isolants dans un circuit
a. Interprétation du fonctionnement de
l'interrupteur
L'interrupteur conduit le courant quand il est
fermé, car ses bornes sont reliées par des
éléments métalliques conducteurs.
Quand il est ouvert, ses parties métalliques sont séparées par un isolant (l'air) qui empêche le courant de circuler.
En résumé, un interrupteur fermé se comporte comme un conducteur électrique et un interrupteur ouvert se comporte comme un isolant électrique.
Quand il est ouvert, ses parties métalliques sont séparées par un isolant (l'air) qui empêche le courant de circuler.
En résumé, un interrupteur fermé se comporte comme un conducteur électrique et un interrupteur ouvert se comporte comme un isolant électrique.
b. Cas d'une lampe grillée
Le filament d'une lampe est
conducteur puisqu'il est composé
d'un métal : le tungstène.
Quand une lampe grille, son filament fond et le gaz isolant contenu dans l'ampoule prend la place du filament : le courant électrique ne peut plus circuler.
Quand une lampe grille, son filament fond et le gaz isolant contenu dans l'ampoule prend la place du filament : le courant électrique ne peut plus circuler.
c. Cas d'une ampoule dévissée
Lorsqu'une ampoule est
dévissée de son support (ou
mal vissée), l'un de ses pôles (le plot) n'est
plus en contact avec le fil de connexion : l'espace entre
les deux est occupé par l'air qui est un isolant
électrique. Le courant électrique ne circule
plus.
Doc.3. Fonctionnement d'une
ampoule.
d. Généralisation pour un circuit
électrique
Pour qu'un circuit électrique soit
fermé, il doit être
constitué d'une chaîne
ininterrompue de conducteurs
électriques.
5. Cas des diodes
Il existe des diodes simples et des diodes qui
émettent de la lumière, appelées
diodes électroluminescentes (DEL).
Elles fonctionnent de la même manière.
• Symboles
Doc.5. Symbole normalisé
d'une résistance.
Doc.6. Test de
conductivité d'une DEL.
Dans le circuit a (doc.6.), la DEL brille, donc le courant circule.
Dans le circuit b (doc.6.), la DEL reste éteinte, donc le courant ne circule pas.
Selon son sens de branchement, la diode se comporte comme un conducteur ou un isolant.
• Symboles
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diode |
DEL |
Doc.4. Symboles normalisés des
diodes.
• Protection des diodes
Les diodes sont fragiles et doivent recevoir un courant
peu intense. Pour limiter le courant et les
protéger, on les utilise souvent avec une
résistance.
• Test de conductivité d'une
DEL
Dans le circuit a (doc.6.), la DEL brille, donc le courant circule.
Dans le circuit b (doc.6.), la DEL reste éteinte, donc le courant ne circule pas.
Selon son sens de branchement, la diode se comporte comme un conducteur ou un isolant.
L'essentiel
Un conducteur électrique est un
matériau qui conduit le courant
électrique.
Un isolant électrique est un matériau qui ne conduit pas le courant électrique.
Un test de conductivité peut être réalisé en insérant un matériau à tester dans un circuit électrique comportant une lampe et une pile :
– si la lampe brille, le courant circule et le matériau est conducteur électrique
– si elle reste éteinte, le courant ne circule pas et le matériau est isolant électrique.
Tous les métaux sont conducteurs.
À l'exception du graphite et des métaux, tous les matériaux solides sont isolants.
L'eau pure n'est pas conductrice, mais elle le devient quand elle contient du sel.
Un interrupteur se comporte comme un conducteur quand il est fermé, et comme un isolant quand il est ouvert.
Un circuit n'est fermé que si tous ses composants sont conducteurs.
Symboles électriques :
Selon son sens de branchement, une diode se comporte comme un isolant ou un conducteur.
Un isolant électrique est un matériau qui ne conduit pas le courant électrique.
Un test de conductivité peut être réalisé en insérant un matériau à tester dans un circuit électrique comportant une lampe et une pile :
– si la lampe brille, le courant circule et le matériau est conducteur électrique
– si elle reste éteinte, le courant ne circule pas et le matériau est isolant électrique.
Tous les métaux sont conducteurs.
À l'exception du graphite et des métaux, tous les matériaux solides sont isolants.
L'eau pure n'est pas conductrice, mais elle le devient quand elle contient du sel.
Un interrupteur se comporte comme un conducteur quand il est fermé, et comme un isolant quand il est ouvert.
Un circuit n'est fermé que si tous ses composants sont conducteurs.
Symboles électriques :
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diode |
DEL |
résistance |
Selon son sens de branchement, une diode se comporte comme un isolant ou un conducteur.
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