INTENSITÉ ET TENSION EN COURANT CONTINU

Représentation schématique 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 :

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.

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. Elle 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.

Dans un montage en série, l’intensité du courant est la même dans toutes les branches du circuit.

Considérons le montage ci-dessous :

Les valeurs indiquées par l’ampèremètre montrent que I = I₁ = I₂

Montage en parallèle.

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 ».

Considérons le montage ci-dessous :

Au nœud A, on a I = I₁ + I₂

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.

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.

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.

Considérons le circuit ci-dessous

U =U₁ + U₂

Montage en dérivation.

Dans un montage en dérivation, la tension aux bornes du générateur est sensiblement égale à la tension aux bornes de chaque récepteur.

Considérons le circuit :

L’expérience montre que

U = U₁= U₂

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.

Les résistors.

Définition.

On appelle résistor ou conducteur ohmique, une portion du circuit capable de modifier la valeur de l’intensité du courant électrique. Son symbole est :

On mesure la résistance d’un résistor à l’aide d’un appareil appelé l’ohmmètre. L’unité de la résistance d’un résistor est l’ohm de symbole (Ω).

Détermination de la résistance d’un résistor.

La loi d’ohm pour un résistor.

Énoncé de la loi : « La tension U aux bornes d’un résistor de résistance R est proportionnelle à l’intensité I du courant qui le traverse ». On a :

U = R.I avec U(V), I(A) et R(Ω)

Exercice d’application : Déterminer la résistance d’un résistor parcouru par un courant d’intensité 2,5A sachant que la tension à ses bornes est U=3V.

Le code des couleurs.

Sur un résistor, on a trois anneaux de couleurs différentes qui permettent de déterminer la valeur de sa résistance.

- Le premier anneau qui se trouve le plus près possible de l’extrémité du composant indique le premier chiffre de la valeur en ohm de la résistance.

- Le second anneau indique le 2^ème chiffre.

- Le 3^ème anneau est le multiplicateur, il s’agit du nombre par le quel il faut multiplier les deux premiers chiffres pour obtenir la valeur en ohm de la résistance ou encore, le nombre de zéro à ajouter après ses nombres.

Exemple : Sur un résistor on a les couleurs des anneaux : rouge, bleu et orange. Quel est la valeur de sa résistance ?

Couleur	Chiffre correspondant
Noir	0
Marron/Brun	1
Rouge	2
Orange	3
Jaune	4
Vert	5
Bleu	6
Violet	7
Gris	8
Blanc	9

Code des couleurs

D’après le code, rouge = 2, bleu = 6 et orange = 3 d’où R = 26x10³Ω ou 26000Ω.

EXERCICES

EXERCICE I : Compléter :

a) 0,33A=……….mA

b) 200μA=………….mA

c) 50000V=………kV

d) d)52,34mV=---------V

EXERCICE II :Considérons le circuit en dérivation ci-dessous :

Qu’observe-t-on au niveau des lampes dans les cas suivants :

- K, k₁ et k₂ sont fermés ?

- K et k₁ fermé, k₂ ouvert ?

- K ouvert, k₁ et k₂ fermés ?

EXERCICE III :Considérons le montage ci-dessous :

On peut lire sur les ampèremètres I = 2,5 A, et I₂ = 0,75A, calculer l’intensité I₁ ?

EXERCICE IV :Considérons le circuit ci-dessous

Soit le schéma ci-dessus, on lit sur les voltmètres U = 15V et U₁ = 8V, calculer U₂ ?

EXERCICE V:Soit le montage suivant :

La tension aux bornes aux bornes du générateurs vaut 12V et la tension aux bornes de la résistance vaut 8,5V.

1. Préciser la nature de ce montage (série ou dérivation)

2. Indiquer le sens conventionnel du courant.

3. Combien vaut la tension aux bornes de la lampe ?

EXERCICES VI : Soit le montage suivant :

Il s’agit d’une pile de 5V et la tension aux bornes de L₁ est de 3V

1.Indique le sens du courant dans chaque branche.

2.quelles sont les tension U₂ et U₃ aux bornes de chaque lampe L₂ et L₃ ?

3.On dévisse la lampe L₁. Quelles sont les tensions U₂ et U₃ aux bornes de chaque lampe L₂ et L₃ ?

EXERCICE VII :

CORRIGES

EXERCICE I :

a) 0,33A=…330…….mA

b) 200μA=……0,2…….mA

c) 50000V=……50…kV

d) 52,34mV=-----0,05234----V

EXERCICE II :

Lorsque K, k₁ et k₂ sont fermés, les deux lampes brillent.

Lorsque K et k₁ fermé, k₂ ouvert, lampe L₁ brille, L₂ est éteinte.

Lorsque K ouvert, k₁ et k₂ fermés, les deux lampes sont éteintes.

EXERCICE III :

I=I₁+I₂ => I₁=I-I₂=2,5-0,75=1,75 A

EXERCICE IV :

U=U₁+U₂ => U₂=U-U₁=15-8=7 V

EXERCICE V:

1.Montage en série.

2.Le courant sort par le + et rentre par le – donc sens P→C→D→N.

3.V_PN=V_P-V_C +V_C-V_E+V_E-V_D+V_D-V_N

12 =0 + V_C-V_E +8.5 +0 =>V_C-V_E=12-8,5=3,5 V

EXERCICE VI :

1. De la gauche vers la droite

2.

U=U2+U1 =>U2=5-3=2 V

U=U3+U1=>U3=5-3=2 V //U₂=U₃ car L₂ et L₃ sont en parallèle

3.U= U₂=U₃ //car L₂ et L₃ sont en parallèle

EXERCICE VII :

	Ugenerateur Note UAB	Uinterrupteur Note UFE	Ulampe Note UCD
K ouvert	4,5	0	0
K ferme	4,5	0	4,5