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GEOMETRIE 1
ELECTRICITE 1
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ELECTRICITE 1&2
OPTIQUE 1
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MECANIQUE 1A
MECANIQUE 3
ELECTRICITÉ 1&2
Notions de base, constructions et expériences
Les lois de l'électricité et leurs applications
Collège-Lycée 12-18 ans
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1. L'électricité dans les atomes et les molécules. Configuration électronique des éléments.
1. Particules de charges opposées : le proton et l'électron.
2. Interaction entre deux charges électriques : la loi de Coulomb.
3. Illustrer la loi de Coulomb.
4. L'atome d'hélium.
5. Etats de l'atome d'hydrogène. Modèle en couches.
6. La table périodique des élements : de l'hydrogène au néon.
7. La table périodique des élements : du sodium à l'argon.
8. Représenter la configuration électronique des élements de Z = 1 à Z = 18.
9. Les molécules : des atomes liés.
10. Consulter la configuration électronique d'un élément avec Z
£
36.
2. Conducteurs et isolants. Etude de l'électroscope.
1. Electrisation de matériaux isolants par frottement.
2. Electrisation de matériaux conducteurs : le pendule électrostatique.
3. Charge puis décharge du pendule électrostatique.
4. Fiche savoir.
5. Description de l'électroscope.
6. Charger puis décharger l'électroscope par contact.
7. Ai-je bien compris le principe de l'électroscope chargé par contact ?
8. Agir sur l'électroscope par influence.
9. Comment se manifeste le phénomène d'influence.
3. Maîtriser les notions de base de l'électrostatique.
4. La gravitation se manifeste par le poids des corps au niveau du sol. Enérgie potentielle.
1. Force de traction musculaire et poids d'un corps.
2. Détermination du poids de plusieurs masses.
3. Relation entre le poids et la masse d'un corps.
4. Le champ de gravitation terrestre.
5. La loi de gravitation de Newton au niveau du sol.
6. Déterminer puis tracer le poids d'un corps.
7. Energie potentielle de gravitation au voisinage du sol.
8. Potentiel de gravitation au niveau du sol.
9. Variation de l'énergie potentielle d'un cycliste.
5. Champ électrique et potentiel crée par un condensateur. Diélectrique et capacité.
1. Présentation et schéma d'un condensateur plan.
2. Champ électrique à l'intérieur et à l'extérieur du condensateur plan.
3. Calculer et tracer un champ électrique.
4. Variation du champ électrique d'un condensateur en fonction de la distance entre les plaques.
5. Potentiel V à l'intérieur d'un condensateur plan.
6. Détermination du potentiel V et représentation graphique.
7. Les charges électriques sur les plaques du condensateur. Capacité.
8. Condensateur avec un diélectrique. Champ électrique de claquage.
9. Condensateurs industriels.
10. Calcul de la densité de charge et de la capacité d'un condensateur.
6. Force électrique et poids. Expérience de Millikan. Quantification de la charge électrique.
1. Comparaison du champ électrique E au champ de gravitation g.
2. Force électrique subie par un proton ou un électron dans un condensateur.
3. Comparaison entre le poids et la force électrique subie par un proton.
4. Comparaisons entre les forces subies par le proton et l'électron.
5. Expérience de Millikan sur des gouttelettes d'huile.
6. Quantification de la charge électrique et mesure de la charge élémentaire e.
7. Potentiel et tension, Force électromotrice d'une pile, Effet des pointes : le paratonnerre.
1. Potentiel et tension électriques.
2. Force électromotrice d'un générateur.
3. Différence de potentiel aux bornes d'un pack de piles montées en série.
4. Déterminer la différence de potentiel aux bornes de piles en série.
5. Eléctrostatique : champ électrique et potentiel à l'intérieur d'un conducteur à l'équilibre.
6. Propriétés géométriques et équation de l'ellipse.
7. Propriétés géométriques de l'ellipsoïde de révolution allongé.
8. Potentiel V et champ électrique E créé par ellipsoïde chargé.
9. Calcul du champ électrique E en des points où il est colinéaire aux axes de symétrie.
10. Observer le champ électrique E sur un ellipsoïde pour différentes excentricités.
11. Pouvoir des pointes. Le paratonnerre.
8. Principaux éléments de l'oscilloscope. Mesure de tensions et de fréquences.
1. Principaux éléments de l'oscilloscope.
2. Le canon à électrons.
3. Comprendre comment le spot est produit.
4. Déviation verticale du spot.
5. Mesure d'une tension continue sur l'oscilloscope.
6. Balayage de l'écran. Base de temps.
7. Observation et mesure d'une tension continue.
8. Mesure de la période et de la fréquence d'une tension.
9. L'ampoule électrique ou lampe à incandescence. Lampes à halogènes.
1. Principaux éléments d'une ampoule électrique.
2. Principe de la lampe à incandescence.
3. L'ampoule dans le circuit d'une lampe de poche.
4. De la lampe d'Edison aux lampes à halogènes.
10. Connaître le fonctionnement d'une ampoule.
11. Débit d'une rivière et intensité du courant électrique. Courant à l'echelle microscopique.
1. Débit d'une rivière.
2. Savoir déterminer le débit volumique et le débit massique d'une rivière.
3. Le courant électrique et son intensité.
4. Fiche Savoir.
5. Charge électrique débitée par une pile.
6. Structure du cuivre à l'échelle microscopique.
7. Mouvement des électrons en circuit ouvert. Vitesse de Fermi.
8. Mouvement des électrons en circuit fermé : le courant électrique.
12. Conservation de la charge électrique. Conservation du courant. Loi des noeuds.
1. Conservation de la masse : le débit d'une rivière est le même sur son parcours.
2. Conservation de la charge électrique.
3. L'intensité du courant est la même le long d'un fil, sans dérivation.
4. Deux lampes montées en série.
5. Conservation du courant à un noeud.
6. Fiche savoir.
7. Deux lampes montées en parallèle.
8. Circuit comprenant des lampes montées en série et en dérivation.
13. Le circuit électrique.
14. Ampoules montées en série et en parallèle. Ampèremètre et voltmètre.
1. Schéma d'une ampoule alimentée par une pile, L'ampèremètre.
2. Mesurer l'intensité du courant à l'aide d'un multimètre utilisé en ampèremètre.
3. Savoir mesurer l'intensité d'un courant à l'aide d'un multimètre.
4. Mesurer des différences de potentiel à l'aide d'un multimètre utilisé en voltmètre.
5. Mesurer des différences de potentiel à l'aide d'un voltmètre en circuit ouvert.
6. Insérer une seconde ampoule, en série, dans le circuit.
7. Intensité du courant et tensions aux bornes de deux ampoules montées en série.
8. Insérer une seconde ampoule, en parallèle, dans le circuit : intensité.
9. Insérer une seconde ampoule, en parallèle, dans le circuit : tension.
10. Comparaison de l'intensité débitée sur une lampe et deux lampes en parallèle.
11. Fiche savoir.
15. Densité de courant dans une rivière et dans un fil conducteur.
1. Densité de courant d'une rivière.
2. Définition et calcul de la densité de courant électrique j .
3. Densité du courant dans un fil conducteur et dans le filament d'une ampoule.
4. Fiche savoir.
5. Densité du courant dans un fil formé de plusieurs brins.
6. Variation de la densité du courant avec le diamètre d'un fil conducteur.
16. La loi d'Ohm. Conductivité et résistance et leurs origines microscopiques.
1. Forme moderne de la loi d'Ohm. Conductivité d'un métal ou d'un semi-conducteur.
2. Loi d'Ohm pour un fil conducteur de section constante U = RI.
3. Résistance d'un fil de cuivre. Tension entre ses extrêmités.
4. Comparaison de la conductivité de quelques métaux.
5. Filament d'une ampoule électrique.
6. Choix du filament d'une ampoule lorsque la résistance est imposée.
7. Relation entre la conductivité
s
et le temps moyen entre collisions
t
.
17. Résistances en série, rhéostat, potentiomètre. Caractéristique d'une pile, résistance interne.
1. Les lois de base de l'électricité.
2. Générateur de tension idéal alimentant des résistances montées en série.
3. Le rhéostat permet de faire varier l'intensité du courant.
4. Utiliser le rhéostat comme diviseur de tension : le potentiomètre.
5. La pile, générateur non idéal : résistance interne.
6. Mesurer la caractéristique d'une pile. Déterminer sa f.e.m. et sa résistance interne.
7. Fiche savoir.
18. Applications de la loi d'Ohm. Pont Wheatstone.
1. Ecrire la loi d'Ohm sans se tromper de signe.
2. Tension aux bornes d'une prise de courant.
3. Ajouter une ampoule en série dans un circuit.
4. Retirer une ampoule sur deux dans un circuit en série.
5. Retrait d'une ampoule grillée d'une guirlande.
6. Montage en série de deux ampoules ayant des intensités nominales diférentes.
7. Générateur alimentant les lampes d'une guirlande.
8. Mesure précise d'une résistance : pont de Wheatstone.
19. Générateur de tension alimentant des lampes en parallèle. Court-circuits et fusibles.
1. Comparaison entre un circuit série et un circuit parallèle.
2. Etude du circuit parallèle alimentant deux ampoules.
3. Résistance équivalente à deux résistances en parallèle.
4. Déterminer la résistance équivalente et les intensités dans un circuit en parallèle.
5. Générateur non idéal alimentant plusieurs résistances en parallèle.
6. Générateur alimentant n ampoules identiques en parallèle.
7. Répartition du courant dans un dipôle formé par deux résistances en parallèle.
8. Survenue et dangers des courts-circuits : Circuit série.
9. Survenue et dangers des courts-circuits : Circuit parallèle.
10. Les fusibles sont adaptés à chaque intensité à ne pas dépasser.
20. Résistances équivalentes, courant et tension dans différents circuits.
1. Deux résistances montées en série.
2. Deux résistances montées en parallèle.
3. Une résistance en série et deux résistances en parallèle : formules.
4. Une résistance en série et deux résistances en parallèle : applications.
21. Multimètre utilisé en ampèremètre et en voltmètre en courant continu.
1. Le microampèremètre, pièce maîtresse du multimètre.
2. Branchement du multimètre en ampèremètre : différents calibres.
3. Utilisation du calibre le moins élevé, 50
m
A.
4. Principe du changement de calibre : le shunt.
5. Déterminer la résistance des shunts et de l'ampèremètre pour les différents calibres.
6. Calibres du multimètre utilisé en voltmètre. Principe de la mesure d'une tension.
7. Tension aux extrêmités d'un fil de connexion.
8. Résistance interne du voltmètre.
9. Déterminer la résistance du voltmètre pour les différents calibres.
10. Mesure d'une force électromotrice. Courant prélevé par le voltmètre.
22. Travail et énergie potentielle électrique. Conservation de l'énergie.
1. Préliminaire mathématique : prouit scalaire et norme.
2. Fiche savoir. Produit scalaire et norme.
3. Relation entre le champ électrique E et le potentiel V.
4. Travail de la force électrique : énergie potentielle.
5. Equation fondamentale de la dynamique et travail de la force.
6. Travail et énergie cinétique : Newton et Einstein.
7. La mécanique d'Einstein rejoint la mécanique de Newton aux faibles vitesses.
8. Théorème de conservation de l'énergie d'une particule dans un champ électrique.
9. Energie cinétique d'une particule traversant un condensateur.
23. Mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique uniforme et constant.
1. Dynamique du mouvement à l'intérieur d'un condensateur.
2. Détermination de l'impulsion p de la particule.
3. Equations différentielles du mouvement.
4. Solution des équations du mouvement. Trajectoire de l'électron.
5. Accélération par un canon à électrons puis traversée d'un condensateur.
6. Déviation du spot sur l'écran d'un tube cathodique.
24. Energie et puissance électriques. Effet Joule.
1. Energie fournie ou reçue par un dipôle parcouru par un courant.
2. Définition de la puissance électrique. Le watt et ses multiples.
3. Puissance électrique en courant alternatif. Tension et intensité efficaces.
4. Conducteurs ohmiques. Loi de Joule.
5. Puissance et énergie fournie par un générateur.
6. Radiateur électrique : résistance, intensité efficace, consommation.
7. Eléments du circuit électrique d'une voiture. Retour par la masse.
8. Puissances et intensités de dipôles du circuit d'une voiture.
9. Perte d'énergie en ligne pour l'alimentation d'une locomotive.
10. Puissance consommée par une ampoule en fonction de la tension appliquée.