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1 I- LE COURNT ÉLECTRIQUE : 1) Nature du courant : Le courant électrique est un déplacement de charges électriques dans la matière. Dans les métaux, les porteurs de charges sont les ÉLECTRONS. Circulation des électrons Les électrons, chargés négativement circulent de la borne - vers la borne + du générateur. Par contre, le sens CONVENTIONNEL du courant est de la borne + vers la borne - du générateur. L'unité de charge électrique ou de quantité d'électricité est le COULOM : Symbole C La charge de l'électron est de -1,6 x C 2) Intensité du courant : L'intensité du courant est le quotient de la quantité d'électricité Q par la durée t de passage du courant. I = t Q I en mpères Q en Coulombs C t en secondes s Sous multiples : Le milliampère : 1m = Le microampère : 1µ = Le nanoampère : 1n = Quelques valeurs de l'intensité : Lampe d'éclairage : 0,1 à 5 Moteur de machine outil : 10 Moteur de locomotive : 500 Courant mortel pour le corps humain : 30 m Courant en Electronique : du p à 1 Page 1/1

2 3) Représentation de l'intensité : sens. Le courant électrique est représenté sur les schémas par une flèche qui n'indique pas forcément son L'intensité du courant est une grandeur algébrique. Sa valeur est : - positive lorsque le courant circule dans le sens de la flèche. - négative dans le cas contraire. Représentation d'un même courant circulant entre les points et. I=3m I=-3m Exemple : I Générateur E + - Lampe On mesure I = 20m. - Pourquoi I est il positif? - Que vaut le courant I 1 I 1 4) Mesure de l'intensité : L'intensité se mesure avec un MPÈREMÈTRE placé en SÉRIE dans le circuit. Symbole de l'ampèremètre. L ampèremètre peut-être analogique ou numérique Précautions à prendre : - u sens du courant pour le branchement dans le cas d'un appareil à aiguille. - u choix du calibre (valeur maximale mesurable par l'ampèremètre) Page 2/2

3 Exemple : Soit un ampèremètre possédant les calibres : 0, La valeur du courant à mesurer est I = 1,5. Quel calibre utilise t'on et pourquoi? Si on ne connaît pas l'ordre de grandeur du courant, il faut toujours commencer par le plus grand calibre disponible. 5) Loi des Nœuds : Un nœud est le point de croisement de plusieurs branches. La somme des courant qui "arrivent" au nœud est égale à la somme des courants qui "partent". Ecrivez la loi des Noeuds dans chaque cas. I 2 I 2 I 3 I 1 Nœud N I 1 I 3 I 4 Exercice 1 : I 1 I 2 On mesure : I 1 = 0,1 I 2 = - 20 m I 4 = 80 m I 3 Calculer la valeur du courant I 5? I 4 I 5 Page 3/3

4 Exercice 2 : P N D 1 I 1 D 2 D 4 I 2 I 3 D 3 D 6 D 5 I 4 D 7 - Nommer les nœuds du circuit schématisé ci-dessus. - On donne les valeurs : I 1 = 0,82 I 2 = 0,24 I 3 = 1,6 I 4 = 3,6 Déterminer la valeur et le sens de passage des courants dans les dipôles D 5, D 6, D 7, et D 1. II- TENSION : 1) Notion de tension électrique : Le passage d'un courant électrique dans certains dipôles est lié à l'existence entre leurs bornes d'une dissymétrie nommée différence de potentiel ou Tension. ux bornes d'une pile ou plus généralement d'un générateur électrique, il existe aussi cette dissymétrie ou Tension, même en l'absence de courant débité. Considérons l'analogie suivante. ucun mouvement des gouttes de liquide n'est observé dans les récipients quand les niveaux et sont les mêmes. On peut dire que les niveaux et sont au même potentiel. S'il existe une différence entre les surfaces et des gouttes de liquide effectueront un mouvement temporaire pour ramener les niveaux et au même niveau. Le mouvement cesse quand les niveaux sont identique. Le déplacement du liquide résulte d'une différence de potentiel. Page 4/4

5 Pour maintenir la différence de niveau entre les plans et donc le débit du liquide de vers, on pourrait installer une pompe. Dans un circuit électrique, c'est le générateur qui crée et entretient la dissymétrie. Il joue le rôle de "pompe à électrons libres". 2) Représentation d'une tension : Le niveau électrique d'un point d'un circuit est évalué par la grandeur potentiel électrique. Le potentiel du point est noté V. La différence de potentiel (ddp) entre les points et pris dans cet ordre sera notée V - V La tension entre le point et le point est U = V - V La tension est une grandeur algébrique. En effet : si V > V alors U > 0 si V < V alors U < 0 On écrira de même U = V - V = - (V - V ) U = - U On représente la tension par une flèche dont la pointe est orientée vers le premier point désigné dans la notation de la tension. Compléter les notations et la flèche sur les dipôles (CD), (EF) et (GH). E F U U FE C D G H U U Multiples : millivolt 1 mv = kilovolt 1 kv = Page 5/5

6 3) Mesure d'une Tension : On mesure une tension (ou ddp) à l'aide d'un Voltmètre branché en parallèle ou en dérivation entre les points de mesure. Exemple : Considérons le montage suivant. Représentez le schéma électrique du montage sachant que : Générateur Lampe Interrupteur C N P D Placez sur le schéma un voltmètre permettant de mesurer la tension U aux bornes de la lampe. Ordre de grandeur de quelques tensions : Piles du commerce atteries d'accumulateurs Réseau de distribution E.D.F. Ligne de transport à haute tension lternateur de centrale électrique Foudre en ciel et terre pendant un orage 1,5 V ; 4,5 V ; 9 V 6 V ; 12 V ; 24 V 127 V ; 230 V ; 380 V 150 kv à 500 kv 5 kv à 25 kv kv à kv 4) Loi des Mailles : Une maille est constituée par un certain nombre de branches d'un circuit, formant un parcours fermé. La somme des tensions algébriques rencontrées successivement tout le long du parcours, dans le sens choisi, est nulle. Exemple : + - Maille 1 Maille 2 Repérons les nœuds du schéma Repérons les mailles du schéma Repérons les tensions Ecrivons la loi des mailles Maille 1 : Maille 2 : Page 6/6

7 Exercice 1 : C D U M =5V U M =3V U CM =4V U DM =6V M Calculer U, U C et U CD. Exercice 2 : U I 1 C I 2 I U 1 U 2 U 3 On mesure : I 3 I 4 I 5 U 4 D U 5 I 1 = 1 I 5 = 0,4 I 3 = 0,3 U = 9 V U 1 = 3 V U 5 = 4 V Calculer I = U 2 = I 2 = U 4 = I 4 = U 3 = III- DIPOLES RESISTIFS : Introduction : Notion de Dipôle Un dipôle est une portion de circuit comprise entre deux bornes. Cette portion du circuit peut se réduire à un composant. Résistance Condensateur Page 7/7

8 1) Influence d'une résistance dans un circuit : En électronique, une résistance se présente sous la forme d'un petit cylindre sur lequel sont peints des anneaux de différentes couleurs (photo 2). Ce composant possède deux bornes : c'est un dipôle. Réalisons un circuit (photo 3a) comportant une pile, une lampe adaptée et un ampèremètre; la lampe brille normalement. joutons une résistance en série (photo 3b); la lampe brille moins : l'intensité du courant est maintenant plus faible. vec une autre résistance, l'ampèremètre indique une intensité différente. Notons que si nous inversons les branchements aux bornes de la résistance, les mesures ne sont pas modifiées. Une résistance permet de modifier l'intensité du courant dans un circuit. Une résistance peut être branchée indifféremment dans un sens ou dans l'autre. Photos 3a et 3b. Une résistance permet de modifier l'intensité du courant dans un circuit. 2) Étude d'une résistance : 2-1) EXPÉRIENCE : ux bornes d'un générateur de courant continu, branchons en série la résistance à étudier, un ampèremètre et un rhéostat* (fig. 4). Le réglage du rhéostat permet de modifier progressivement l'intensité I du courant dans le circuit. Un voltmètre, branché en dérivation aux bornes de la résistance, permet de mesurer la tension U à ses bornes. Lorsque l'intensité I du courant qui traverse la résistance varie,la tension U varie dans le même sens. Page 8/8

9 Notons les valeurs de I pour différentes valeurs de U : U (Volts) I (mpères) ,06 0,11 0,17 0,22 0,29 2-2) INTERPRÉTTION : Portons ces résultats de mesures sur un graphique où U est en ordonnées et I en abscisses. Nous constatons que les points correspondants sont pratiquement alignés. La droite passant le plus près possible de tous ces points est appelée caractéristique de la résistance (fig. 5). La caractéristique étant maintenant connue, nous pourrons prévoir l'intensité I qui traverse la résistance pour une valeur quelconque de la tension U appliquée à ce composant (et vice versa). Fig. 5. Caractéristique de 1a résistance. D'autre part, comme la caractéristique est une droite passant par l'origine, U et I sont proportionnelles. La tension aux bornes d'une résistance est proportionnelle à l'intensité du courant qui la traverse. pplication 1 : Quelle est l'intensité du courant traversant la résistance précédente si on lui applique une tension de 3,6 V? 3) Résistance - Loi d'ohm : 3-1) RÉSISTNCE : Prenons le point M précédemment étudié et appartenant à la caractéristique; calculons le rapport Erreur!. Erreur! = Erreur! = 18. On retrouve bien évidemment la même valeur quel que soit le point choisi sur la caractéristique. Ce nombre est le coefficient de proportionnalité entre U et I : c'est la résistance du composant. Elle se note R et se mesure en ohms* (symbole : Ω) pour U en volts (V) et I en ampères (). Soit : R =18 Ω. Notons que le terme résistance désigne à la fois le coefficient de proportionnalité et le composant lui même. 3-2) LOI D'OHM : La caractéristique étant une droite passant par l'origine, son équation s'écrit : U = R x I Cette relation exprime la loi d'ohm. V Ω Page 9/9

10 La tension U aux bornes d'une résistance de valeur R est égale au produit de R par l'intensité I du courant qui la traverse. Tous les dipôles obéissant à cette loi sont appelés conducteurs ohmiques. pplication 2 Quelle est la tension aux bornes d'une résistance de 47 Ω traversée par un courant d'intensité 200 m? 3-3) DES RÉSISTNCES DIFFÉRENTES : La résistance étudiée, qui a pour valeur 18 Ω (photo 6), porte des anneaux de couleurs marron, gris et noir. Un code permet de connaître la valeur de sa résistance R marron chiffre 1 gris chiffre 8 noir chiffre 0 d'où: R= 18 x 10 =18 Ω. Photo 6. Résistance de 18 Ω insi une autre résistance portant des anneaux vert, bleu et rouge a une résistance de 5600 Ω. Remarque : La résistance d'un fil de jonction ou celle d'un interrupteur fermé est négligeable. 4) Détermination d'une résistance à l'ohmmètre : Un multimètre utilisé en ohmmètre permet de connaître directement la valeur d'une résistance. Il suffit de la brancher comme l'indique la photographie 7 : le commutateur est placé sur la position notée Ω. Photo 7. L'ohmmètre permet de mesurer la valeur d'une résistance. Page 10/10