Sommaire
- Pile ou prise : pas le même danger
- Le court-circuit
- Les dispositifs de protection
- Les bons gestes
- D'où vient l'énergie de la lampe ?
- L'essentiel, cartes mémoire et quiz final
- expliquer pourquoi la tension de 230 V des prises est dangereuse, contrairement à celle des piles (inférieure à 12 V) ;
- identifier un court-circuit et en expliquer les risques ;
- citer des dispositifs de protection : fusible, disjoncteur, prise de terre ;
- appliquer les règles de sécurité avec l'électricité de la maison.
Ce chapitre est uniquement documentaire et virtuel. On ne fait aucune expérience avec le secteur (230 V), ni en classe, ni à la maison.
Pile ou prise : pas le même danger
Je découvre
Tu peux toucher les deux bornes d'une pile de 4,5 V sans rien sentir. Pourtant, mettre les doigts dans une prise peut tuer. Qu'est-ce qui change ?
Les piles et batteries utilisées en classe ont une tension généralement inférieure à 12 V : on peut toucher leurs bornes sans danger. Les prises des habitations délivrent, en France, une tension de 230 V, soit environ 50 fois plus qu'une pile de 4,5 V. Cette tension suffit pour faire passer à travers le corps humain un courant dangereux, surtout si la peau est mouillée : l'eau facilite le passage du courant.
J'observe — simulateur « courant dans le corps »
Consigne : choisis une tension et l'état de la peau. Observe l'intensité du courant qui traverserait le corps d'une main à l'autre, et son effet. Simulation : ne jamais essayer en vrai.
Ordres de grandeur simplifiés : le corps laisse passer le courant d'autant plus facilement que la tension est élevée et que la peau est mouillée. Les seuils d'effets (0,5 mA, 10 mA, 30 mA, 75 mA) sont ceux utilisés en prévention des risques électriques.
Je comprends
Plus la tension est grande, plus le courant qui peut traverser le corps est intense. Avec une pile, il reste trop faible pour être senti. Avec le 230 V, il dépasse largement le seuil dangereux.
Passage d'un courant électrique à travers le corps : picotements, brûlures, contractions des muscles (on ne peut plus lâcher l'objet), arrêt de la respiration.
Électrisation qui entraîne la mort, souvent par arrêt du cœur.
La tension de 230 V des prises est dangereuse pour l'être humain, surtout avec de l'eau. La tension des piles, généralement inférieure à 12 V, ne l'est pas au contact de la peau sèche.
Je m'entraîne
Le court-circuit
Je découvre
Deux lampes sont en série. Un élève ajoute un fil entre les deux bornes de L₂. Que va-t-il se passer ?
J'observe — le fil de trop
Consigne : ajoute un fil aux bornes de L₂, puis aux bornes de la pile. Observe les lampes, l'intensité et la température du fil. Recommence avec un fusible.
Je comprends
Il y a court-circuit quand deux points d'un circuit, entre lesquels se trouve normalement un récepteur, sont reliés directement par un fil (ou un matériau très conducteur). Le courant prend ce chemin facile et ne traverse plus le dipôle court-circuité, qui s'arrête.
- L₂ court-circuitée : L₂ s'éteint, L₁ brille davantage, car le courant devient plus intense.
- Pile court-circuitée : il n'y a plus de récepteur dans la boucle, le courant devient très intense. Les fils et la pile chauffent fortement : risque de brûlure, de fils qui fondent, d'incendie. La pile se vide très vite.
Avec une pile, un court-circuit ne provoque pas d'électrisation (la tension est faible), mais il peut brûler par échauffement. Avec le secteur, un court-circuit peut déclencher un incendie.
Un court-circuit relie directement deux points d'un circuit en « sautant » un dipôle. Le court-circuit d'un générateur fait circuler un courant très intense qui provoque un échauffement dangereux. Un fusible ou un disjoncteur coupe alors le circuit.
Je m'entraîne
Les dispositifs de protection
Un petit fil qui fond quand le courant est trop intense : il ouvre le circuit. On le remplace après la panne.
Dans le tableau électrique : il coupe automatiquement le courant en cas de court-circuit ou de surintensité. On le réarme après avoir trouvé la cause.
La troisième broche de certaines prises (la « terre ») relie la carcasse métallique de l'appareil au sol. En cas de défaut, le courant s'écoule par ce chemin plutôt qu'à travers ton corps.
Il détecte un courant qui « fuit » (par la terre ou par une personne) et coupe tout en une fraction de seconde, dès 30 mA.
J'observe — la machine à laver défectueuse
Consigne : à l'intérieur de la machine, un fil abîmé touche la carcasse métallique. Choisis les protections présentes, puis fais toucher la machine par Léa.
Choisis les protections, puis lance l'essai.
La prise de terre évacue le courant en cas de défaut ; le disjoncteur (et le différentiel) coupe le courant automatiquement. Ces dispositifs protègent les personnes et l'installation, mais ne remplacent pas les gestes de prudence.
Je m'entraîne
Les bons gestes
Je m'entraîne — dangereux ou sûr ?
- Ne jamais introduire d'objet dans une prise ; utiliser des cache-prises avec les jeunes enfants.
- Ne jamais toucher un appareil branché avec les mains mouillées ni l'utiliser près d'une baignoire.
- Débrancher en tirant sur la fiche, jamais sur le fil.
- Ne pas surcharger une multiprise ; ne pas utiliser un fil abîmé.
- Couper le courant au tableau électrique avant toute intervention, et la laisser à un adulte qualifié.
- Ne jamais s'approcher d'une ligne électrique ou d'un transformateur, ni récupérer un objet coincé près d'une ligne.
Ne pas le toucher tant qu'il est en contact avec le courant. Couper le courant (disjoncteur), puis appeler le 15 (SAMU), le 18 (pompiers) ou le 112.
D'où vient l'énergie de la lampe ?
Quand la lampe brille, elle chauffe aussi. On représente ce que devient l'énergie par une chaîne d'énergie : des rectangles pour les objets, des flèches pour les transferts, avec la forme d'énergie écrite sur chaque flèche.
La chaleur produite par une lampe à filament n'est pas utile : c'est de l'énergie « perdue ». Une DEL chauffe beaucoup moins pour la même lumière : elle est plus économe. Tu approfondiras les conversions d'énergie plus tard.
L'essentiel à retenir
Le danger
- Prise : 230 V, dangereuse (surtout avec de l'eau).
- Piles : en général moins de 12 V, sans danger pour la peau sèche.
Le court-circuit
- Un fil relie directement deux points et « saute » un dipôle.
- Pile court-circuitée : courant très intense, échauffement, incendie.
La protection
- Fusible, disjoncteur, différentiel, prise de terre.
- Les bons gestes avant tout.
Cartes mémoire — touche une carte pour la retourner
Glossaire
Électrisation
Passage d'un courant électrique à travers le corps humain.
Surintensité
Courant plus intense que ce que l'installation peut supporter (court-circuit, trop d'appareils branchés).
Secteur
Réseau électrique qui alimente les prises des habitations (230 V en France).
Défaut d'isolement
Un fil abîmé touche une partie métallique que l'on peut toucher, comme la carcasse d'un appareil.