Court-circuit du générateur : danger ! - Cours de Physique Chimie avec Maxicours - Collège

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Court-circuit du générateur : danger !

Objectif
L'utilisation d'un montage électrique présente parfois des dangers. Le plus fréquent de ces dangers est le court-circuit. Il s'agit d'un phénomène se produisant en général accidentellement et qui est particulièrement dangereux lorsqu'il concerne un générateur.
Comment cette situation de court-circuit peut-elle se produire et quels sont les risques ?
1. Comment court-circuiter un générateur ?
Un générateur est court-circuité si ses deux bornes sont reliées ensemble par un fil de connexion ou par du métal. Le court-circuit d'une pile est réalisé comme indiqué sur le schéma (doc.1.).

Doc.1. Court-circuit d'une pile.

Ce montage peut être schématisé de la manière suivante :

Doc.2. Schéma d'un court-circuit.

2. Conséquences du court-circuit d'un générateur
a. Conséquence pour le générateur
Que se passe-t-il lorsqu'une pile est court-circuitée par un fil de connexion ?

• Observation
La pile s'échauffe rapidement.

• Interprétation
Lorsqu'un courant électrique circule, il se produit toujours un échauffement (ce phénomène s'appelle l'effet Joule). Celui-ci est en général faible et presque imperceptible lorsqu'un circuit fonctionne dans des conditions normales. Le courant qui circule dans le fil de court-circuit est très intense, car aucun récepteur ne l'utilise, ce qui provoque l'échauffement de la pile.

• Conclusion
La pile risque de se décharger rapidement, et si l'échauffement devient trop important, elle peut être détruite.

Un générateur court-circuité s'échauffe et peut être endommagé.
b. Conséquences pour les récepteurs du circuit
Que se passe-t-il lorsqu'une pile est court-circuitée dans un circuit électrique ?

On réalise d'abord un circuit composé d'une pile et d'une lampe (schéma a), puis la pile est ensuite court-circuitée (schéma b) :

Doc.3. Schéma d'un circuit (pile + lampe) (a) et schéma d'un circuit (pile court-circuitée + lampe) (b).

• Observation
Dans le premier circuit (schéma a), la lampe brille, mais elle s'éteint dès que la pile est court-circuitée (schéma b).

• Interprétation
Le courant électrique ne circule plus dans la lampe, mais uniquement dans le fil de court-circuit.
C'est le principe du court-circuit : le courant électrique suit le trajet où la résistance à son passage est la plus faible. En général, ce passage est beaucoup plus facile dans un fil de connexion ou un métal que dans les récepteurs du circuit.

• Conclusion
Le court-circuit de la pile empêche la lampe de fonctionner.

Dans un circuit électrique, si le générateur est court-circuité plus aucun récepteur ne fonctionne.

c. Les risques d'incendie
Que se passe-t-il lorsque la pile est court-circuitée par de la paille de fer ?
Doc.4. Schéma d'une pile court-circuitée par de la paille de fer.


• Observation
La paille de fer, une fois reliée à la pile, devient incandescente (comme le filament d'une lampe qui brille) et brûle (Doc.4.).

• Interprétation
Pendant un court-circuit, le courant devient très intense et provoque l'échauffement de la pile, mais aussi celui de la paille de fer. La paille de fer, constituée de fines fibres de fer, est beaucoup plus sensible à l'échauffement qu'un simple morceau de fer. Sa température est si élevée qu'elle provoque l'incandescence, puis la combustion de la paille de fer.

Remarques :
– L'incandescence est un phénomène observé pour des substances portées à très haute température comme les métaux dans une forge.
– Le filament d'une lampe est porté à incandescence quand la lampe est allumée, mais il ne brûle pas, contrairement à la paille de fer ; en effet, la lampe ne contient pas d'air, mais un gaz dans lequel la combustion ne peut pas se produire.

Doc.5. Pile court-circuitée par de la paille de fer.


• Conclusion
Le court-circuit d'une pile est dangereux, il peut provoquer un incendie en présence de matières inflammables.
La pile fournit une tension faible et ne peut pas faire brûler un fil de connexion en court-circuit  ; en revanche, sous l'effet de la tension du secteur  (220 V), un fil électrique peut s'enflammer et provoquer un incendie.

Un générateur en court-circuit peut provoquer un incendie.

Pour éviter tout risque de court-circuit, un circuit électrique doit toujours contenir au moins un récepteur.
L'essentiel
Un générateur est court-circuité si ses deux bornes sont reliées ensemble par un fil de connexion ou par un métal.
Lorsqu'un générateur est court-circuité, le courant électrique devient très intense. Un générateur court-circuité s'échauffe et peut être endommagé.

Principe du court-circuit : Le courant électrique suit le trajet où la résistance à son passage est la plus faible. Il circule donc plus facilement dans un fil de connexion ou un métal que dans les récepteurs du circuit.

Si le générateur d'un circuit électrique est court-circuité, tous les récepteurs cessent de fonctionner.
Le court-circuit d'un générateur peut provoquer un incendie, car le fil de connexion ou le métal risque de s'enflammer.

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