A physics lessonUne leçon de physique

Electricity:
Current, Conductors
& Circuits L’électricité :
courant, conducteurs
et circuits

What really happens inside the wires when you switch on a lamp? Que se passe-t-il vraiment dans les fils quand tu allumes une lampe?
+  →  lamplampe  →  −
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Chapter 1Chapitre 1Electric currentLe courant électrique

Tiny Travellers: ElectronsDe minuscules voyageurs : les électrons

An electric current is a flow of electric charge along a path.Un courant électrique, c’est de la charge électrique qui circule le long d’un chemin.
  • Everything is made of atoms. Around each atom whizz even tinier particles called electrons.
  • Electrons carry a negative electric charge (−).
  • In a metal wire, some electrons are free: they can hop from atom to atom.
  • When a battery pushes them all along the wire, they make an electric current.
  • Tout est fait d’atomes. Autour de chaque atome filent des particules encore plus petites : les électrons.
  • Les électrons portent une charge électrique négative (−).
  • Dans un fil de métal, certains électrons sont libres : ils peuvent sauter d’un atome à l’autre.
  • Quand une pile les pousse tous le long du fil, ils forment un courant électrique.
Measuring currentMesurer le courant
Current is measured in amperes (A). A phone charger gives about 2 A. On mesure le courant en ampères (A). Un chargeur de téléphone donne environ 2 A.
Inside a copper wire Dans un fil de cuivre +++++ ++++ free electron (−) électron libre (−) copper atom (stays put) atome de cuivre (fixe)
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Chapter 1Chapitre 1Electric currentLe courant électrique

Think of Water in PipesPense à de l’eau dans des tuyaux

Electricity is invisible, but it behaves a bit like water flowing in a loop of pipes.L’électricité est invisible, mais elle se comporte un peu comme de l’eau qui circule dans une boucle de tuyaux.
+

BatteryPile

= the pump= la pompe

It pushes the charges around. How hard it pushes is its voltage, in volts (V).

Elle fait avancer les charges. La force de sa poussée, c’est sa tension, en volts (V).

⎯

WireFil

= the pipe= le tuyau

It gives the charges a path to follow, all the way around and back.

Il donne aux charges un chemin à suivre, tout le tour de la boucle.

→

CurrentCourant

= the flow= le débit

How much charge passes each second, in amperes (A).

La quantité de charge qui passe chaque seconde, en ampères (A).

●

LampLampe

= the water wheel= la roue à aubes

It uses the energy of the flow, here to make light and heat.

Elle utilise l’énergie du courant, ici pour produire de la lumière et de la chaleur.

No pump, no flow. A broken pipe, no flow. Electricity is the same!Pas de pompe, pas de débit. Un tuyau brisé, pas de débit. C’est pareil pour l’électricité!
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Chapter 1Chapitre 1Electric currentLe courant électrique

A Circuit Is a LoopUn circuit est une boucle

Current only flows when there is a complete path from one end of the battery back to the other.Le courant ne circule que s’il existe un chemin complet d’une borne de la pile jusqu’à l’autre.
+− switch closed interrupteur fermé

CLOSED CIRCUIT — LAMP ONCIRCUIT FERMÉ — LAMPE ALLUMÉE

The loop is complete: current flows all the way round.

La boucle est complète : le courant fait tout le tour.

+− switch open interrupteur ouvert

OPEN CIRCUIT — LAMP OFFCIRCUIT OUVERT — LAMPE ÉTEINTE

A switch opens a gap. The path is broken, so nothing flows anywhere.

L’interrupteur ouvre une brèche. Le chemin est coupé : plus rien ne circule nulle part.

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Chapter 2Chapitre 2Conductors & insulatorsConducteurs et isolants

Conductors and InsulatorsConducteurs et isolants

Some materials let current through. Others stop it dead.Certains matériaux laissent passer le courant. D’autres l’arrêtent net.

ConductorsConducteurs

Let electric current flow through them.

Ils laissent passer le courant électrique.

  • copper (inside cables)
  • aluminium (foil, cans)
  • steel (paper clips, spoons)
  • gold (computer connectors)
  • graphite (pencil lead)
  • salt water — and your body!
  • cuivre (dans les câbles)
  • aluminium (papier d’aluminium, canettes)
  • acier (trombones, cuillères)
  • or (connecteurs d’ordinateur)
  • graphite (mine de crayon)
  • eau salée, et ton corps!

InsulatorsIsolants

Block electric current.

Ils bloquent le courant électrique.

  • plastic (cable coating, toys)
  • rubber (boots, gloves)
  • glass (windows, bottles)
  • dry wood
  • ceramic (plates, mugs)
  • air, paper, fabric
  • plastique (gaine des câbles, jouets)
  • caoutchouc (bottes, gants)
  • verre (fenêtres, bouteilles)
  • bois sec
  • céramique (assiettes, tasses)
  • air, papier, tissu
Why? In conductors, electrons are free to move. In insulators, they are held tightly by their atoms. La différence : dans les conducteurs, des électrons sont libres de bouger. Dans les isolants, ils sont solidement retenus par leurs atomes.
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Chapter 2Chapitre 2Conductors & insulatorsConducteurs et isolants

A Team: Copper Inside, Plastic OutsideUn duo : cuivre dedans, plastique autour

plastic: insulator plastique : isolant keeps the current in garde le courant à l’intérieur copper: conductor cuivre : conducteur carries the current transporte le courant

Every electric cable uses both: a conductor to guide the current, and an insulator wrapped around it so the current can’t escape into you. Chaque câble électrique utilise les deux : un conducteur pour guider le courant, et un isolant tout autour pour que le courant ne puisse pas s’échapper dans ton corps.

Surprising conductorsDes conducteurs surprenants
Graphite, the grey “lead” in a pencil, is not a metal, but it conducts!
Tap water and salt water conduct too, and so does the human body, which is full of salty water. Le graphite, la « mine » grise du crayon, n’est pas un métal, mais il conduit!
L’eau du robinet et l’eau salée conduisent aussi, tout comme le corps humain, rempli d’eau salée.
That’s why…Voilà pourquoi…
you must never touch switches or sockets with wet hands, or use a hair-dryer near the bath. Air is an insulator… until lightning is strong enough to jump right through it! il ne faut jamais toucher un interrupteur ou une prise avec les mains mouillées, ni utiliser un sèche-cheveux près du bain. L’air est un isolant… jusqu’à ce que la foudre soit assez forte pour le traverser!

More in the lesson on materials →La suite dans la leçon sur les matériaux →

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Chapter 3Chapitre 3The direction of currentLe sens du courant

Which Way Does It Flow?Dans quel sens circule-t-il?

+ → lamplampe → −
Outside the battery, electric current flows out of the + terminal, around the circuit, and back into the − terminal. À l’extérieur de la pile, le courant électrique sort par la borne +, fait le tour du circuit et revient par la borne −.
Inside the battery, it is pushed back from − to +, ready for another lap. Dans la pile, il est repoussé du − vers le +, prêt pour un autre tour.
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Chapter 3Chapitre 3The direction of currentLe sens du courant

A Mix-up From HistoryUne confusion historique

  • Around 1750, Benjamin Franklin guessed that electricity flows from + to −. Everybody followed his choice.
  • In 1897, J. J. Thomson discovered the electron… and electrons are negative, so they really travel the other way: from − to +!
  • Scientists kept Franklin’s rule anyway. So today:
  • Vers 1750, Benjamin Franklin a supposé que l’électricité va du + vers le −. Tout le monde a suivi son choix.
  • En 1897, J. J. Thomson a découvert l’électron… Les électrons sont négatifs : ils voyagent donc dans l’autre sens, du − vers le +!
  • Les scientifiques ont quand même gardé la règle de Franklin. Aujourd’hui, donc :

CURRENTCOURANT

drawn from + to −dessiné du + vers le −

ELECTRONSÉLECTRONS

move from − to +vont du − vers le +

+− current courant electrons électrons
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Chapter 3Chapitre 3The direction of currentLe sens du courant

When the Direction MattersQuand le sens compte

A lamp works both ways round. Some parts don’t!Une lampe fonctionne dans les deux sens. Certaines pièces, non!

DiodeDiode

A one-way street for current. It only lets current pass in the direction of its arrow, and blocks it the other way.

Une rue à sens unique pour le courant. Elle ne le laisse passer que dans le sens de sa flèche, et le bloque dans l’autre sens.

LEDDEL

A diode that lights up. Its long leg goes to +. Put it in backwards and it stays dark.

Une diode qui s’allume (on dit aussi LED). Sa longue patte va vers le +. Branchée à l’envers, elle reste éteinte.

BatteriesPiles

Look for the + and − marks in the battery box of your toys. The wrong way round, the toy won’t work.

Cherche les marques + et − dans le compartiment à piles de tes jouets. Avec les piles à l’envers, le jouet ne marche pas.

In the Circuit Maze game, diodes will only let the current through if they point from A (+) towards B (−).Dans le jeu du labyrinthe du circuit, les diodes ne laissent passer le courant que si elles pointent de A (+) vers B (−).
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Chapter 4Chapitre 4Building circuitsConstruire des circuits

Drawing Circuits Like a ScientistDessiner un circuit comme un scientifique

Instead of drawing real objects, we use simple symbols everybody understands.Au lieu de dessiner les vrais objets, on utilise des symboles simples que tout le monde comprend.
WireFil
a path for currentun chemin pour le courant
BatteryPile
long line = +trait long = +
LampLampe
lights ups’allume
MotorMoteur
turns and movestourne et fait bouger
ResistorRésistance
slows the currentfreine le courant
Open switchInterrupteur ouvert
gap: no currentbrèche : pas de courant
Closed switchInterrupteur fermé
current flowsle courant passe
DiodeDiode
one way onlyun seul sens
LEDDEL
a diode that shinesune diode qui brille
Europe
AmericaAmérique
Resistor: two ways to draw itLa résistance : deux façons de la dessiner
A resistor makes it harder for the current to flow, like a narrow part in a water pipe. More resistance means less current: a lamp in series with a resistor shines more dimly. Lamps and motors resist the current too. Une résistance rend le passage du courant plus difficile, comme un tuyau qui se rétrécit. Plus de résistance, c’est moins de courant : une lampe en série avec une résistance brille moins fort. Les lampes et les moteurs freinent aussi le courant.
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Chapter 4Chapitre 4Building circuitsConstruire des circuits

Series Circuit: One Single PathCircuit en série : un seul chemin

+− lamps one after the other des lampes l’une après l’autre
  • The parts are connected one after the other, like wagons behind a train.
  • There is only one path, so the same current flows through every lamp.
  • The lamps share the battery’s push: with two lamps, each one is dimmer.
  • If one lamp breaks, the loop is open and all the lamps go out.
  • Les pièces sont branchées l’une après l’autre, comme des wagons derrière une locomotive.
  • Il n’y a qu’un seul chemin : le même courant traverse chaque lampe.
  • Les lampes se partagent la poussée de la pile : avec deux lampes, chacune brille moins fort.
  • Si une lampe brûle, la boucle s’ouvre et toutes les lampes s’éteignent.
Where you find itOù on le trouve
Old Christmas lights: one dead bulb and the whole string went dark! Batteries stacked in a torch are in series too. Les vieilles lumières de Noël : une ampoule grillée, et toute la guirlande s’éteignait! Les piles empilées dans une lampe de poche sont aussi en série.
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Chapter 4Chapitre 4Building circuitsConstruire des circuits

Parallel Circuit: Several PathsCircuit en parallèle : plusieurs chemins

+− each lamp on its own branch chaque lampe sur sa branche
  • The current splits into several branches, then joins up again before going back to the battery.
  • Each lamp gets the full push of the battery, so each shines brightly.
  • If one lamp breaks, the other branch is still a complete loop: the other lamps stay on.
  • But more current leaves the battery, so it runs out faster.
  • Le courant se sépare en plusieurs branches, puis se réunit avant de retourner à la pile.
  • Chaque lampe reçoit toute la poussée de la pile : chacune brille fort.
  • Si une lampe brûle, l’autre branche forme encore une boucle complète : les autres lampes restent allumées.
  • Mais la pile fournit plus de courant : elle s’use plus vite.
Where you find itOù on le trouve
In your house! Every lamp and socket is in parallel, so switching off the kitchen light doesn’t switch off the fridge. Dans ta maison! Toutes les lampes et les prises sont en parallèle : éteindre la lumière de la cuisine n’éteint pas le frigo.
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Chapter 4Chapitre 4Building circuitsConstruire des circuits

Series or Parallel?En série ou en parallèle?

SeriesEn sérieParallelEn parallèle
Paths for the currentChemins pour le courantOnly oneUn seulSeveral branchesPlusieurs branches
CurrentCourantThe same everywhere in the loopLe même partout dans la boucleSplits between the branches, then joins againSe sépare entre les branches, puis se réunit
Two lampsDeux lampesBoth dimmer: they share the pushMoins fortes toutes les deux : elles se partagent la pousséeBoth bright: each gets the full pushFortes toutes les deux : chacune reçoit toute la poussée
One lamp breaksUne lampe brûleEverything goes outTout s’éteintThe others keep shiningLes autres continuent de briller
ExamplesExemplesOld Christmas lights, batteries in a torchVieilles lumières de Noël, piles d’une lampe de pocheLights and sockets in a houseLumières et prises d’une maison
Many real circuits mix both: some parts in series, others in parallel.Beaucoup de vrais circuits mélangent les deux : certaines pièces en série, d’autres en parallèle.
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Chapter 5Chapitre 5Stay safeLa sécurité

Short Circuits and SafetyCourts-circuits et sécurité

+− HOT! CHAUD! lamp skipped: off lampe évitée : éteinte

A short circuit is an easy shortcut that skips the lamp. A huge current rushes through, the wires get hot, and batteries can leak or even catch fire. Un court-circuit, c’est un raccourci facile qui évite la lampe. Un énorme courant passe, les fils chauffent, et la pile peut couler ou même prendre feu.

Golden rulesRègles d’or
  • Only experiment with small batteries (1.5 V to 9 V).
  • Never poke anything into a wall socket: its 120 V (230 V in Europe) can kill.
  • Keep electricity away from water, and never touch a switch with wet hands.
  • Stay far from power lines and substations, and never fly a kite near them.
  • Never join the + and − of a battery with just a wire.
  • Fais tes expériences seulement avec de petites piles (1,5 V à 9 V).
  • Ne mets jamais rien dans une prise de courant : ses 120 V (230 V en Europe) peuvent tuer.
  • Garde l’électricité loin de l’eau, et ne touche jamais un interrupteur avec les mains mouillées.
  • Reste loin des lignes électriques et des postes électriques, et ne fais jamais voler un cerf-volant près d’eux.
  • Ne relie jamais le + et le − d’une pile avec un simple fil.
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Three big ideasTrois grandes idées

What You’ve LearnedCe que tu as appris

1
Conductors & insulatorsConducteurs et isolants

Metals and graphite let current through. Plastic, rubber, glass and wood block it.

Les métaux et le graphite laissent passer le courant. Le plastique, le caoutchouc, le verre et le bois le bloquent.

2
Current flows + → −Le courant va du + au −

Around a complete loop. Electrons go the other way. Diodes care about direction!

Le long d’une boucle complète. Les électrons vont dans l’autre sens. Pour une diode, le sens compte!

3
Series or parallelEn série ou en parallèle

One path: lamps share the push. Several paths: each lamp gets it all.

Un chemin : les lampes se partagent la poussée. Plusieurs chemins : chaque lampe la reçoit en entier.

Play the Circuit Maze!Joue au labyrinthe du circuit! Play Lamp Detective!Joue au détective des lampes!
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