INTENSITE ET
TENSION ELECTRIQUES
.
LE
CIRCUIT ELECTRIQUE
Définition.
On
appelle circuit électrique une succession continue d’éléments conducteurs ou
peut circuler un courant électrique.
Les éléments d’un circuit électrique et leur représentation
conventionnelle.
a)
Les éléments :
Pour
réaliser un circuit électrique, on a besoin d’un certain nombre d’éléments.
Exemple : le circuit électrique simple d’une
lampe. Pour le réaliser, on a besoin :
-
Des fils
conducteurs dont le rôle est de conduire le courant électrique.
-
D’un
interrupteur qui permet d’ouvrir ou de fermer le circuit.
-
D’une
lampe qui joue le rôle de récepteur.
-
Des
connections qui permettent de relier les éléments du circuit.
-
D’une pile
qui produit le courant électrique. On l’appelle aussi générateur. Une pile
possède deux bornes différentes : Une borne positive (+) et une borne
négative (-).
Comme la pile,
les générateurs qui produisent le courant de même type sont des générateurs de
courant continu exemple : pile solaire, batterie.
b)
Représentation normalisée ou conventionnelle.
Représentation d’un circuit électrique.
Pour
schématiser un circuit électrique, on utilise les symboles normalisés des
éléments.
Exemple : Le schéma normalisé du circuit
électrique simple d’une lampe est :
Sens
du courant électrique.
Par
convention, le sens du courant électrique dans un circuit en courant continu
est celui pour lequel il sort du générateur
par sa borne positive (+) et
y entre par sa borne négative (-). Ce sens se matérialise par
une flèche dans le circuit (voir figure ci-dessus).
Circuit en série et circuit en dérivation.
Circuit
en série.
Un
circuit est dit en série lorsque chaque appareil est branché sur l’entrée du
suivant. Dans un tel circuit, la mise hors circuit accidentel (panne) d’un
récepteur (exemple la lampe) ou volontaire empêche le fonctionnement des autres
car le circuit est ouvert, le curant ne le traverse plus.
Circuit de
trois lampes en série.
Circuit
en dérivation ou en parallèle.
Un
circuit est dit en dérivation lorsque, le courant issu du générateur se partage
pour alimenter les récepteurs. Dans un tel circuit la mise hors service d’une
lampe n’empêche pas le fonctionnement des autres. C’est ce genre de circuit que
l’on réalise dans les installations domestiques (maisons).
Circuit de deux
lampes en dérivation.
L’INTENSITE
DU COURANT ELECTRIQUE.
Définition.
L’intensité
du courant électrique est une grandeur physique qui caractérise la quantité
d’électricité qui traverse une portion du circuit à un instant donné.
Un courant constant transporte une
quantité d’électricité Q proportionnelle à la durée t de ce courant ; son
intensité a pour mesure le quotient constant :
I=Q/t
Q : quantité d’électricité en
coulomb (C );
t :temps en seconde (s) ;
I : intensité du courant en ampère
(A).
L’intensité
du courant se mesure à l’aide d’un appareil appelé l’ampèremètre qui se
monte toujours en série sur la portion du circuit donnée. L’unité de
l’intensité du courant est l’ampère de symbole A.
Mesure de l’intensité du courant électrique dans un montage en série
et en parallèle.
Montage
en série.
Considérons le
montage ci-dessous :
Les valeurs indiquées par l’ampèremètre montre que I = I1 = I2
Dans un montage en série, l’intensité du
courant est la même dans toutes les branches du circuit.
Montage
en parallèle.
Considérons le
montage ci-dessous :
Au nœud A, on a I = I1
+ I2
Dans
un montage en parallèle, l’intensité du courant débité par le générateur est la
somme des intensités de courant qui circule dans chaque branche, c’est a loi des nœuds qui s’énonce tel
que :
Loi des nœuds : « dans un
montage en dérivation, l’intensité du courant principal fourni par le
générateur est égale à la somme des intensités des courants dérivés ».
Exercice
d’application : Sur les schémas précédents on peut lire I = 2,5 A, et I2
= 0,75A, calculer l’intensité I1 ?
TENSION
AUX BORNES D’UN CIRCUIT.
Définition.
Lorsque
deux points d’un circuit se trouvent dans des états électriques différents, il
existe entre ces deux points une grandeur physique mesurable appelé différence
de potentiel (ddp) ou encore tension électrique.
U=VA-VB
La tension
électrique se mesure à l’aide d’un appareil appelé voltmètre qui se
monte toujours en parallèle entre les points ou l’on veut mesurer la ddp. L’unité de la tension est le volt (V).
Mesure de la tension électrique dans un montage en série et en
dérivation.
Montage
en série.
Considérons le
circuit ci-dessous
U =U1 + U2
Dans un montage en série, la tension aux
bornes du générateur est sensiblement égale à la somme des tensions qui existe
aux bores des différents éléments du circuit :
C’est la loi d’additivité des tensions.
Montage
en dérivation.
Considérons le
circuit :
L’expérience montre que U = U1= U2
Dans un montage en dérivation, la
tension aux bornes du générateur est sensiblement égale à la tension aux bornes
de chaque récepteur.
Remarque :
Les
appareils de mesures utilisés sont parfois polarisés (+, -) ou (rouge, noir).
Lors de leur utilisation, relié la borne (+) ou rouge à celle positive du
générateur et la borne (-) ou noir à la borne négative du générateur.
EXERCICES
EXERCICE
I :
Un
courant constant I=2 A traversé un circuit électrique pendant t=1 h.
1.Calculer la
quantité d’électricité transportée par ce courant.
2.Quel nombre
d’électrons n traverse toutes les sections du circuit pendant ce temps.
La charge de
l’électron : |q|=e=1,6.10-19 C
EXERCICE II : Considérons le montage
ci-dessous :
On peut lire sur les ampèremètres I = 2,5 A,
et I2 = 0,75A,
1. Calculer l’intensité
I1
2. Calculer la
quantité d’électricité transportée par le courant principal en 5 mn.
EXERCICE III : Considérons le circuit ci-dessous
Soit le schéma ci-dessus, on lit sur
les voltmètres U = 15V et U1
= 8V,
1. Calculer U2,
2. Le générateur délivre un courant I=2 A. Quel courant traverse les deux
lampes ?
CORRIGES
EXERCICE I :.
1.Q=It
2x3600=7200 C
2.Q=ne =>
n=Q/e=7200/1,6.10-19=4500.1019 d’électrons
EXERCICE
II :
On peut lire sur les ampèremètres I = 2,5 A,
et I2 = 0,75A,
1. I1 =I-I2=2,5-0,75=1,75A.
2. Q=It=2,5x5x60=750 C
EXERCICE
III :
1.U=U1+U2 => U2=U-U1=15-8=7
V
2. 2
A. c’est un montage série