Électricité — approfondissement en 3ème
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de électricité — approfondissement pour les élèves de 3ème. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Lois d'Ohm et des mailles (rappel et approfondissement)
- Résistances en série et en dérivation
- Puissance et énergie électrique (calculs)
- La tension alternative et le courant alternatif
- Électromagnétisme (aimants, solénoïde)
- Moteur électrique et générateur
Loi d'Ohm et loi des mailles
La loi d'Ohm relie la tension, l'intensité et la résistance : U = R × I. La loi des mailles dit que la somme des tensions dans une boucle est toujours égale à zéro.
Exemple
Quand tu augmentes le volume de ta chaîne hi-fi, tu augmentes la tension, ce qui augmente l'intensité du courant dans les haut-parleurs.
À retenir : La formule $U = R \times I$ permet de calculer la tension, la résistance ou l'intensité si on connaît les deux autres.
Résistances en série et dérivation
En série, les résistances s'ajoutent : $R_{total} = R_1 + R_2$. En dérivation, elles se divisent : $\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$.
Exemple
Les guirlandes de Noël : si tu mets les ampoules en série et qu'une casse, toutes s'éteignent. En dérivation, chaque ampoule fonctionne indépendamment.
À retenir : En série, la résistance totale augmente. En dérivation, elle diminue.
Puissance et énergie électrique
La puissance est la vitesse à laquelle on consomme de l'énergie : $P = U \times I$ (en watts). L'énergie consommée est $E = P \times t$ (en joules ou kilowattheures).
Exemple
Un four électrique de 3000 W consomme beaucoup plus d'énergie qu'une ampoule de 10 W. C'est pour ça que ta facture d'électricité augmente quand tu utilises le four.
À retenir : Plus la puissance est grande, plus l'appareil consomme d'énergie rapidement.
Tension alternative et courant alternatif
Le courant alternatif change de direction régulièrement (50 fois par seconde en France). La tension varie aussi : elle monte et descend constamment, contrairement au courant continu qui est stable.
Exemple
L'électricité de ta maison est alternative. C'est pour ça que les prises ont deux trous différents : le courant change de sens 50 fois par seconde.
À retenir : Le courant alternatif change de direction 50 fois par seconde en France (fréquence 50 Hz).
Électromagnétisme et aimants
Un aimant crée un champ magnétique autour de lui. Un courant électrique qui passe dans un fil crée aussi un champ magnétique. Un solénoïde (bobine de fil) devient un aimant très puissant quand on le branche à l'électricité.
Exemple
Les électroaimants des portes de magasin : quand tu passes près, le courant s'arrête et la porte se déverrouille. Les IRM à l'hôpital utilisent des électroaimants géants.
À retenir : Un courant électrique crée un champ magnétique, et un champ magnétique peut créer un courant.
Moteur électrique et générateur
Un moteur transforme l'énergie électrique en mouvement mécanique. Un générateur fait l'inverse : il transforme le mouvement mécanique en électricité. Les deux fonctionnent grâce à l'électromagnétisme.
Exemple
Le moteur de ton vélo électrique transforme l'électricité en rotation. Une dynamo de vélo classique génère de l'électricité quand tu pédale pour éclairer la lampe.
À retenir : Un moteur utilise l'électricité pour créer du mouvement, un générateur utilise le mouvement pour créer de l'électricité.
Les points clés
- La loi d'Ohm $U = R \times I$ est la base de tous les calculs en électricité
- En série, les résistances s'ajoutent ; en dérivation, elles diminuent
- La puissance $P = U \times I$ indique la vitesse de consommation d'énergie
- Le courant alternatif change de direction 50 fois par seconde en France
- Un courant électrique crée un champ magnétique (électromagnétisme)
- Un moteur transforme l'électricité en mouvement, un générateur fait l'inverse
L'essentiel
L'électricité, le magnétisme et le mouvement sont liés : un courant crée un champ magnétique, qui peut créer du mouvement (moteur) ou de l'électricité (générateur).
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Un appareil électrique a une puissance nominale de 1200 W et est utilisé pendant 30 minutes par jour. Son coût est de 0,15 € par kWh. Calculez l'énergie consommée par cet appareil en une semaine (7 jours) et le coût associé. Justifiez vos calculs.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Dans un circuit, une résistance de 50 Ω est traversée par un courant d'intensité 150 mA. Calculez la tension à ses bornes et la puissance dissipée par effet Joule.
Corrige cet exercice avec le tuteur →