Sciences · Physique
Court-circuit
Un court-circuit se produit quand deux points d’un circuit à des potentiels différents sont reliés par un conducteur de résistance presque nulle. L’intensité devient très grande et les fils chauffent.
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Un court-circuit est un « raccourci » électrique : le courant trouve un chemin qui contourne les récepteurs et ne lui oppose presque aucune résistance. Résultat : l’intensité grimpe brutalement, les fils s’échauffent par effet Joule, la source se détériore et un incendie peut se déclarer. C’est l’une des premières causes d’incendie d’origine électrique, et l’une des notions de sécurité étudiées dès la 5e.
Deux situations différentes
| Situation | Ce qui se passe | Danger |
|---|---|---|
| Court-circuit d’un récepteur (un fil relie les bornes d’une lampe dans un circuit avec d’autres récepteurs) | La lampe s’éteint ; les autres récepteurs reçoivent plus de tension et brillent davantage | Surtension possible sur les autres dipôles |
| Court-circuit du générateur (un fil relie directement les bornes + et −) | Intensité très élevée, le générateur débite au maximum | Échauffement, pile détériorée, incendie |
Le court-circuit du générateur est le plus dangereux : toute l’énergie se dissipe en chaleur dans les fils et dans la source.
Pourquoi l’intensité devient énorme
D’après la loi d’Ohm, I = U / R. Quand la résistance du circuit devient très faible, l’intensité devient très grande. Elle n’est limitée que par la résistance interne du générateur et celle des fils.
La puissance dissipée en chaleur, P = R × I², croît comme le carré de l’intensité : doubler le courant multiplie l’échauffement par quatre.
Les causes courantes
- Isolant de câble abîmé, fils dénudés qui se touchent.
- Objet métallique introduit dans une prise ou dans un appareil.
- Eau dans un appareil ou une installation (l’eau du robinet est conductrice).
- Mauvais branchement d’un ampèremètre en dérivation.
- Pile ou batterie transportée en vrac avec des clés ou des pièces.
- Batterie lithium endommagée (chute, perforation) : court-circuit interne.
Comment s’en protéger
- Fusible : un fil fin calibré fond lorsque l’intensité dépasse sa valeur nominale, ce qui ouvre le circuit. Il se remplace après usage.
- Disjoncteur : il coupe automatiquement le circuit en cas de surintensité et se réarme. Un tableau électrique en comporte un par circuit.
- Bonnes pratiques : ne pas surcharger les multiprises, remplacer les câbles abîmés, isoler les bornes des batteries, garder les appareils au sec.
Le fusible et le disjoncteur se placent en série sur le fil de phase, en tête du circuit qu’ils protègent. Voir sécurité électrique.
Expérience classique : la paille de fer
Matériel : une pile plate de 4,5 V, une lampe, des fils, un peu de laine d’acier très fine (paille de fer), un support ininflammable.
- Brancher la lampe sur la pile en insérant un brin de paille de fer en série : la lampe brille, la paille ne chauffe pas.
- Relier par un fil les deux bornes de la lampe : la lampe s’éteint (elle est court-circuitée) et le brin de paille de fer rougit, voire fond. Il joue le rôle de fusible.
Erreurs fréquentes
- Croire qu’un court-circuit « coupe » le courant : c’est l’inverse, il fait circuler un courant très intense. C’est le récepteur court-circuité qui ne reçoit plus de courant.
- Penser qu’un interrupteur fermé en dérivation est inoffensif : il court-circuite le dipôle qu’il shunte.
- Remplacer un fusible par un modèle plus gros ou par un fil : la protection disparaît.
Exercice corrigé
Énoncé. Deux lampes identiques L₁ et L₂ sont en série sur une pile de 4,5 V. On relie les bornes de L₁ par un fil. 1) Que devient L₁ ? 2) Et L₂ ? 3) Le circuit est-il dangereux ? 4) Que se passerait-il si l’on reliait les bornes de la pile ?
Corrigé.
- L₁ s’éteint : le courant passe par le fil, sa tension devient nulle.
- L₂ reçoit maintenant toute la tension de 4,5 V au lieu d’environ 2,25 V : elle brille beaucoup plus. Si sa tension nominale est inférieure à 4,5 V, elle risque de griller.
- Le générateur n’est pas en court-circuit, puisque L₂ limite encore le courant ; le danger reste modéré.
- Court-circuit du générateur : intensité maximale, fil et pile qui chauffent, pile rapidement usée, risque d’incendie.
Questions fréquentes
Pourquoi les oiseaux ne provoquent-ils pas de court-circuit sur les lignes ?
Posés sur un seul fil, ils ne relient pas deux points de potentiels différents. Les grands oiseaux qui touchent deux conducteurs ou un fil et un pylône provoquent en revanche des courts-circuits, souvent mortels pour eux.
Un court-circuit peut-il se produire avec une pile de 1,5 V ?
Oui. La tension est faible, mais une pile alcaline peut débiter plusieurs ampères en court-circuit : elle chauffe et se vide. Une batterie au lithium en court-circuit peut s’enflammer.
Que faire face à un appareil qui fume ou à un début d’incendie électrique ?
Couper le courant au disjoncteur si c’est possible sans danger, ne jamais jeter d’eau sur un appareil sous tension, s’éloigner et appeler les pompiers (18 ou 112 en France, 911 au Québec).