Introduction
Les habits en matière synthétique, par temps sec, adhèrent à la peau lorsqu’on les porte. Lorsqu’on se dévêtit de ces habits on entend de petits crépitements ou on voit même de petites étincelles dans l'obscurité.
Nous constatons une sensation de picotement à la main lorsqu’on l’approche d’un écran de téléviseur, une formation d'éclairs dans les nuages lors des orages, un dressement de cheveux longs lorsqu'on les peigne en temps sec etc.
Comment peut-on expliquer de tels phénomènes ?
Existe-t-il une grandeur physique liée à ces phénomènes pouvant les quantifier ?
Cette grandeur a-t-elle une unité ? Si oui laquelle ?
Electrisation par frottement⚓
Mise en situation
Cliquer sur le lien ci-dessous (électrisation par frottement).
Visionne la vidéo et réponds aux questions posées.
Nota Bene :
la matière est constituée à partir d’atomes. L’atome est formé d’un noyau chargé positivement autour duquel gravitent des électrons chargés négativement. Il y a autant de charges positives que de charges négatives : l’atome est électriquement neutre.
Avant les frottements, les corps sont électriquement neutres. En les frottant l’un contre l’autre, on agit sur les atomes situés à leurs surfaces. L'un des corps arrache des électrons aux atomes périphériques de l'autre corps. Il possède alors un excès d’électrons : il est chargé négativement. L'autre corps présente alors un défaut d’électrons : il est chargé positivement. Un corps peut s’électriser par frottement en gagnant ou en perdant un ou des électrons.
Définition : Phénomènes d’électrisation
L’électrisation par frottement est le phénomène électrostatique qui se produit lorsqu’une substance acquiert ou perd des électrons quand elle est frottée. L’électrisation par frottement est un simple transfert d’électrons.
Complément : Les deux sortes d'électricité
Deux corps identiques frottés avec la même matière portent une électricité de même nature, tandis que deux corps frottés l'un contre l'autre portent de l'électricité de nature différente
Deux corps chargés d’électricité de même nature se repoussent alors que deux corps chargés d’électricité de nature différente s’attirent.
Il existe deux sortes d’électricité : une électricité positive et une électricité négative.
Par convention :
l’électricité positive est portée par du verre frotté,
l’électricité négative est portée par de l’ébonite frottée.
Nota Bene : Les charges électriques
L’électricité est l’ensemble des charges électriques. La charge électrique, notée q, portée par un corps est une grandeur physique mesurable dont l’unité est le coulomb (C)
La charge q du porteur, pouvant être positive (q>0) ou négative (q<0), est un multiple de la charge élémentaire (e). La charge élémentaire est e = 1,6.10-19 C. L'électron porte une charge égale à l'opposé de la charge élémentaire : q =- e = - 1,6.10-19 C
Comme toute charge électrique q portée par un corps est un multiple entier de la charge élémentaire alors on peut écrire : q =\( ^+_- ne\) où n est un entier naturel.
Un porteur de charge électrique est une particule chargée ou une entité chargée électriquement.
Rappel : Conducteur et isolant électriques
Un conducteur électrique permet le déplacement des charges électriques.
Un isolant électrique ne permet pas le déplacement des charges électriques.
LENTILLES MINCES⚓
Mise en situation
Tu disposes de deux paires de lunettes, une pour une vision de prés et une pour une vision de loin.
Mets ces différentes lunettes et note tes observations.
Relève les observations faites par un myope, un hypermétrope et un élève à vision normale.
Consigne
Note les observations faites sur la partie réservée ci dessous
A l'issue de ce chapitre tu trouveras toutes les explications aux observations faites
Caractéristiques et propriétés⚓
Teste-toi avant de débuter la mémo-fiche⚓
Propagation rectiligne de la lumière
Propagation rectiligne de la lumière
Propagation rectiligne de la lumière
Propagation rectiligne de la lumière
Propagation rectiligne de la lumière
Réflexion et réfraction de la lumière
Réflexion et réfraction de la lumière
Réflexion et réfraction de la lumière
Réflexion et réfraction de la lumière
Identification d'une lentille⚓
Consigne
Visionne la vidéo du début jusqu'à 3 min 40 s et répond aux questions suivantes :
1. Comment identifies-tu :
une lentille convergente ?
une lentille divergente ?
2. Définis :
l'axe optique principal,
le centre optique,
le foyer objet pour chaque type de lentille,
le foyer image pour chaque type de lentille,
la distance focale,
la vergence.
N.B: les réponses sont notées sur la partie réservée ci-dessous.
Résumé⚓
Définition :
Une lentille est un milieu transparent (verre, matière plastique,...) limité par des faces dont l’une au moins est sphérique ou cylindrique
Exemple : Les deux types de lentilles
Une lentille convergente a ses bords minces et son centre épais.
Une lentille divergente a ses bords épais et son centre mince.
Nota Bene : Action des lentilles sur un faisceau parallèle
Le faisceau de rayons parallèles se rétrécit et converge en un point après traversée d’une lentille convergente.
Le faisceau de rayons parallèles s’écarte après traversée d’une lentille divergente.
Définition : Autres définitions
Centre et axe optiques d’une lentille
Le centre géométrique de la lentille est appelé centre optique.
L’axe optique perpendiculaire à la lentille est appelée axe optique principal.
Foyers d'une lentille convergente
Le foyer image d’une lentille convergente est le point de convergence noté F' du faisceau émergent lorsque le faisceau incident est parallèle.
C'est un foyer réel.
Foyers d'une lentille divergente
Pour une lentille divergente, les rayons lumineux émergents semblent provenir d’un point noté F’ qui est le foyer image. C’est un foyer virtuel
N.B. : Une lentille a deux foyers
Les deux foyers sont symétriques par rapport au centre optique
Distance focale
La distance entre le centre optique O de la lentille et un des foyers est appelée distance focale. Elle est notée f et s'exprime en mètre dans le système international.
Vergence
La vergence noté C d’une lentille est l’inverse de sa distance focale. Elle s’exprime en dioptrie ( \(\delta\))
C ( \(\delta\)) = \(\frac{1}{f(m)}\)
vérifie tes connaissances⚓
Lentilles minces
Lentilles minces
Lentilles minces
Lentilles minces
Lentilles minces
Images données par une lentille⚓
Image d'un objet donnée par une lentille convergente⚓
Consigne
Visionne la vidéo et prend notes.
Vérification des connaissances
Question⚓
Rappelle en trois phrases les règles de construction de l'image d'un objet réel donnée par une lentille convergente
Exemple : Image d'un objet placé entre 2f et f
L’image est réelle, renversée et plus grande que l’objet
Exemple : Image d'un objet placé entre le foyer objet F et le centre optique O
L’image est virtuelle, droite, plus grande et située du même côté que l’objet; c’est l’effet loupe.
Image d'un objet donnée par une lentille divergente⚓
Nota Bene : Règles de construction d'une image
Les règles de construction données pour une lentille convergente restent valables pour une lentille divergente.
Applique les règles de construction
Question⚓
On considère une lentille divergente de distance focale f de valeur absolue égale à 2 cm.
Un objet AB de longueur 1 cm est placé à 4 cm du centre optique O de la lentille. Le point A est sur l’axe optique principal de la lentille et AB est perpendiculaire à cet axe.
Représente la lentille, ses foyers et l’objet AB.
Sur le schéma précédent, construis l’image A’B’ de l’objet AB.
Détermine graphiquement la longueur de l’image A’B’. Précise si l’image A’B’ est réelle ou virtuelle.
Les anomalies de la vision et leur correction⚓
Consigne
Visionne la diaporama et prend notes
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Nature du courant électrique⚓
Mise en situation
L’électricité produite dans les centrales électriques est acheminée vers les milieux d’utilisation. Le courant électrique ainsi créé permet l’éclairage public, le rechargement des portables, l’exhaure de l’eau dans les forages et puits, le fonctionnement des appareils électroménagers, l’électrolyse etc.
Comment interpréter le courant électrique ?
Quelle est la grandeur physique liée au courant électrique ?
Définition :
Nature du courant électrique dans les conducteurs solides
Dans les conducteurs solides (métaux et graphite) d’un circuit électrique fermé circulent des porteurs de charge appelés électrons libres. Ces électrons libres portent des charges négatives qu’ils transportent de la borne négative vers la borne positive du générateur. Ce mouvement d’ensemble d'électrons libres constitue le courant électrique dans les solides.
Nature du courant électrique dans les solutions électrolytiques
Dans les conducteurs liquides (électrolytes ou solutions ioniques) d’un circuit électrique fermé circulent des porteurs de charge appelés ions libres Ces ions libres dans l’électrolyte portent des charges négatives ou positives qu’ils transportent vers les électrodes connectées aux bornes du générateur. Ces mouvements simultanés et inverses des ions constituent le courant électrique dans les électrolytes.
Complément :
Sens conventionnel du courant électrique
Historiquement, au début de l’étude de la conduction de l’électricité, les scientifiques ont pensé que les particules qui se déplaçaient dans les métaux étaient chargées positivement et ont défini en conséquence un sens du courant comme étant le sens de déplacement des charges positives. Plus tard on a mis en évidence que ce sont très majoritairement les électrons, particules chargées négativement, qui se déplacent dans les métaux et qui permettent la circulation du courant électrique. Depuis, on a maintenu le sens initial comme sens conventionnel.
Le sens conventionnel du courant électrique est tel qu’il sort de la borne (pôle) positive de la source de courant et qu’il rentre par sa borne (pôle) négative.
Intensité du courant électrique⚓
Définition :
L’intensité d’un courant électrique est la quantité d’électricité qui traverse une section droite du conducteur pendant l’unité de temps.
Complément : Expression de l'intensité
Soit Q la quantité d’électricité traversant une section droite d’un conducteur pendant un temps t, l’expression de l’intensité I du courant est : I = \(\frac{Q}{t}\).
Dans le système international, Q s’exprime en coulomb(C), t en seconde (s) et I en ampère (A).
Nota Bene : Autre expression de l’intensité
Si les porteurs de charge sont des électrons et n est leur nombre qui traverse la section droite du conducteur, on a : Q = ne et I = \(\frac{ne}{t}\).
Exercice d'application 1
Question⚓
Soit Q la quantité d’électricité transportée par 1125.1019 électrons penqant 15 min dans un circuit.
1. Trouve la valeur de cette quantité d’électricité sachant que e = 1,6.10-19 C
2. Quelle est la valeur de l’intensité I du courant qui passe dans ce circuit.
Exercice d'application 2
Question⚓
Un accumulateur a une capacité (charge électrique) de 75 Ah.
1. Quelle est l’intensité du courant que peut fournir cet accumulateur en supposant qu’on le décharge en 12 heures et que le courant produit est constant ?
2. Le courant se partage entre une lampe et un moteur électrique en dérivation avec la lampe. L’intensité du courant parcourant la lampe est de 3,25 A.
2.1. Quelle est l’intensité du courant qui traverse le moteur?
2.2. Calcule la quantité d’électricité traversant le moteur pendant 2h 45min.
On donne 1 Ah = 3600 C
Solution⚓
1. L’intensité du courant que peut fournir cet accumulateur est:
I = \(\frac{Q}{t}\) AN : I =\( \frac{75}{12}\) = 6,25A
2.1. L’intensité du courant traversant le moteur est :
I(moteur) = I(accumulateur) – I(lampe) A.N : I(moteur) = 6,25 – 3,25 = 3 A
2.2. Calcul de la quantité d’électricité traversant le moteur pendant 2h 45min.
I = \(\frac{Q}{t}\) —> Q = I.t A.N : Q = 3x9900 = 29700 C