Conducteurs et isolants : exercices de sciences physiques en 5e – PDF gratuit à télécharger et imprimer

1. Définis un conducteur électrique et un isolant électrique.
2. Donne deux exemples de chaque.
3. Quel circuit simple permet de tester la conduction d’un matériau ?

Classe dans un tableau (conducteur ou isolant) : une clé en fer, une règle en plastique, une mine de crayon, une assiette en porcelaine, une pièce de monnaie, un morceau de bois sec, une cuillère en aluminium, un gant en caoutchouc.

Alice teste plusieurs objets avec le circuit ci-dessous.

Résultats : clou : la lampe s’allume ; gomme : éteinte ; mine de crayon : allumée ; règle en plastique : éteinte ; pièce de monnaie : allumée ; morceau de verre : éteinte.

1. Classe chaque objet.
2. Pourquoi Alice vérifie-t-elle d’abord que la lampe s’allume quand les deux pinces se touchent ?
3. Que dire du graphite, qui n’est pas un métal ?

1. De quels matériaux est constitué un fil électrique ?
2. Pourquoi l’âme est-elle en métal ?
3. Pourquoi est-elle recouverte de plastique ?
4. Pourquoi les pinces crocodiles ont-elles une partie plastique ?

Voici la coupe d’un câble à deux fils.

1. La zone A est la gaine extérieure, la zone B la gaine du fil, la zone C l’âme. Quels sont les conducteurs et les isolants ?
2. Pourquoi y a-t-il deux gaines ?
3. Que se passerait-il si la gaine de B était percée et touchait celle d’un autre fil nu ?

Dis si chaque affirmation est vraie ou fausse et justifie.

a. L’air sec est un isolant.
b. Le graphite est un isolant.
c. Une pile de 4,5 V est dangereuse.
d. L’eau du robinet conduit l’électricité.
e. Le corps humain est conducteur.
f. Avec les mains sèches, on peut toucher sans danger un fil dénudé relié au secteur.

Pour chaque situation, explique le danger et donne la règle à respecter.

a. Un sèche-cheveux branché est posé sur le bord de la baignoire.
b. Un enfant enfonce une fourchette dans une prise.
c. On change une ampoule sans couper le courant.
d. Une longue rallonge est enroulée en bobine et alimente un radiateur.

On donne : pile ronde 1,5 V ; pile plate 4,5 V ; batterie de voiture 12 V ; prise de courant 230 V. Un contact est dangereux à partir de 50 V (25 V en lieu humide).

1. Quelles sources sont sans danger ?
2. Laquelle est dangereuse ?
3. Une batterie de 12 V est-elle dangereuse dans une salle de bains humide ? Justifie.

On plonge deux fils d’un circuit de test dans 100 mL d’eau, puis on dissout de plus en plus de sel. On note l’éclat de la lampe sur une échelle de 0 (éteinte) à 5.

1. Que vaut l’éclat sans sel ? Que peux-tu dire de l’eau utilisée ?
2. Lis l’éclat pour 10 g de sel.
3. Comment l’éclat varie-t-il quand on ajoute du sel ?
4. Pourquoi l’eau salée est-elle conductrice ?
5. Pourquoi ne doit-on jamais faire ce test avec le courant d’une prise ?

Le circuit ci-dessous est protégé par un fusible.

1. Le fusible est-il en série ou en dérivation avec la lampe ?
2. Que se passe-t-il pour le fusible quand le courant devient trop grand ?
3. Que devient alors la lampe ?
4. Pourquoi serait-il dangereux de remplacer un fusible par un gros fil de cuivre ?

Les prises de courant modernes sont équipées d’un obturateur en plastique qui ferme les trous quand rien n’est branché.

1. Pourquoi ces prises sont-elles plus sûres pour les jeunes enfants ?
2. Pourquoi le plastique est-il choisi ?
3. Donne deux autres moyens de protéger les enfants.

Mathis touche en même temps les deux bornes d’une pile de 4,5 V et ne ressent rien.

1. Pourquoi n’y a-t-il pas de danger ?
2. Pourquoi serait-ce dangereux avec les deux bornes d’une prise de courant ?
3. Que se passe-t-il si on relie directement les deux bornes d’une pile avec un fil ?

Un oiseau se pose sur un fil d’une ligne électrique à haute tension et ne reçoit pas de décharge.

1. Pourquoi le courant ne traverse-t-il pas l’oiseau ? Réponds en parlant de boucle.
2. Que se passerait-il si l’oiseau touchait le fil et un pylône relié au sol ?
3. Pourquoi ne faut-il jamais approcher un cerf-volant d’une ligne électrique ?

Pendant un orage, que faut-il faire ou ne pas faire ?

1. Dois-tu t’abriter sous un arbre isolé ? Justifie.
2. Où est-il plus sûr de se réfugier ?
3. Un paratonnerre est une tige métallique reliée au sol par un câble. Pourquoi est-il en métal ?

Un camarade reste collé à un appareil défectueux branché sur le secteur. Voici les gestes proposés : (a) appeler le 15 ou le 112 ; (b) le tirer par le bras ; (c) couper le courant au disjoncteur ou débrancher.

1. Quel geste ne doit-on jamais faire en premier ? Pourquoi ?
2. Remets les bons gestes dans l’ordre.
3. Si on ne peut pas couper le courant, comment éloigner la victime ?

Un tournevis d’électricien a une pointe métallique et un manche plastique.

1. Pourquoi la pointe est-elle en métal ?
2. Pourquoi le manche est-il en plastique ?
3. Un manche en métal mouillé serait-il adapté ? Justifie.

Tu dois changer l’ampoule du plafonnier.

1. Écris dans l’ordre les étapes à suivre pour le faire en sécurité.
2. Pourquoi doit-on couper le courant et ne pas se contenter d’éteindre ?
3. Pourquoi faut-il avoir les mains sèches et ne pas toucher la douille ?

Tu disposes d’une pile plate, d’une lampe, de trois fils, d’un récipient et de plusieurs objets à tester.

1. Propose un montage de test avec un schéma.
2. Précise la règle de décision (lampe allumée ou non).
3. Pourquoi faut-il utiliser une pile et non le secteur ?
4. Comment tester un liquide avec le même montage ?

On plonge les extrémités de deux fils d’un circuit de test dans différents liquides. Résultats : eau du robinet : lampe très faiblement allumée ; eau salée : lampe bien allumée ; eau sucrée : lampe éteinte ; eau distillée : lampe éteinte ; huile : lampe éteinte.

1. Classe ces liquides en conducteurs et isolants.
2. Que peux-tu conclure sur l’eau sucrée ? sur l’eau salée ?
3. Pourquoi l’eau du robinet conduit-elle un peu alors que l’eau distillée ne conduit pas ?
4. Pourquoi est-il dangereux de manipuler un appareil branché au bord d’une piscine ou d’un évier ?

Les règles d’installation d’une salle de bains sont plus strictes que celles d’une chambre : prises éloignées de l’eau, interrupteurs à cordon, disjoncteur différentiel, appareils reliés à la terre.

1. Pourquoi l’eau et l’électricité sont-elles une association dangereuse ?
2. Pourquoi utilise-t-on des interrupteurs à cordon plutôt que des interrupteurs à bouton ?
3. À quoi sert la prise de terre ?
4. Rédige quatre conseils de sécurité pour un utilisateur, avec le vocabulaire du cours.