L’énergie électrique fait partie intégrante de la vie moderne, mais elle est souvent mal comprise. Nous nous sommes tous assis pendant un orage et nous nous sommes interrogés sur le pouvoir mortel de la foudre. Nous savons tous que nous ne devons pas toucher les prises avec les mains mouillées, mais comprenons-nous pourquoi nos mains doivent être sèches? L'électricité contrôle de nombreuses fonctions principales de notre corps, en particulier dans le cerveau et le système nerveux. Elle constitue également une ressource extrêmement polyvalente utilisée dans les foyers et les entreprises du monde entier. Les activités suivantes aideront les élèves à comprendre les fondements des circuits électriques et la manière dont l’électricité affecte nos vies au quotidien.
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La nature de l’électricité a déconcerté les scientifiques pendant des millénaires et n’était vraiment comprise que depuis 200 ans. Les Grecs de l'Antiquité ont tout d'abord noté le phénomène des graines d'herbe collant à l'ambre (sève d'arbre fossilisée) après le frottement de l'ambre avec de la fourrure animale. C'est quelque chose que nous découvririons plus tard sous forme d'électricité statique . Le terme électricité vient du mot latin amber, electrum et a été utilisé pour la première fois par Sir Thomas Browne dans les années 1600 après les études de William Gilbert sur les propriétés attrayantes de l'ambre, dans lesquelles il utilisait le terme "electricus".
À la fin du XIXe siècle, le premier réseau public d’électricité a été construit à Godalming, en Angleterre. Un groupe électrogène Siemens a été connecté à un moulin à eau local et des câbles ont traversé la ville pour connecter diverses sources d’éclairage. Nous vivons maintenant dans une nouvelle ère où nous ne pouvons pas imaginer une vie sans électricité. Et à cette époque, nos ressources sont limitées et les scientifiques recherchent des moyens plus récents, plus écologiques et plus inventifs de générer de l'électricité.
Une batterie connectée à une ampoule avec deux fils est le plus simple des systèmes électriques que nous utilisons pour commencer à enseigner à nos étudiants. La batterie fournit une différence de potentiel qui fait que la charge dans les fils se déplace autour du circuit. Lorsque la charge circule, nous appelons cela un courant électrique. Pour que le courant circule, nous avons besoin de quelque chose qui fasse bouger la charge, comme une batterie, et d'un chemin complet pour que les charges puissent circuler. Si le circuit électrique n'est pas complet, un circuit ouvert , le courant ne circulera pas et l'ampoule ne s'allumera donc pas.
Les trois variables principales dans les circuits élémentaires sont le courant , la tension (différence de potentiel) et la résistance . Ceci est résumé par la loi d'Ohm: tension = courant x résistance. La tension est mesurée en volts, le courant en ampères et la résistance en ohms. Vous pouvez mesurer le courant à l'aide d'un ampèremètre placé en série dans un circuit. Pour mesurer la tension, vous devez connecter un voltmètre en parallèle dans le circuit.
Si nous augmentons la différence de potentiel, en ajoutant plus de batteries par exemple, le courant circulant dans le circuit augmentera également. La résistance est une mesure de la difficulté avec laquelle le courant circule dans un circuit. Si nous ajoutons plus d'ampoules, la résistance totale dans un circuit augmente. Si nous augmentons la résistance, il est plus difficile pour les électrons de se déplacer, de sorte que le courant diminue, et les ampoules seront plus faibles ou plus scintillantes.
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