Coeur

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ÉLECTRICITÉ 1. Introduction a) Définition un courant électrique est un déplacement de particules chargées dans un milieu conducteur. Ces particules sont : des électrons dans les conducteurs métalliques et, en général, dans les conducteurs solides des ions (positifs ou négatifs) dans les solutions b) usages du courant Transport d’énergie ? d’énergie : mouve 9 p g ‘autres formes Transport et traitement d’informations : téléphone, radio, télévision, ordinateur… c) Effets du courant électrique Effet calorifique: le passage d’un courant électrique dans un conducteur s’accompagne d’un dégagement de chaleur.

Appareils de chauffage (radiateurs, cuisinières, fer à repasser, chauffe-eau… ). ampoules à incandescence. Fusible. Echauffement indésirable de tous les appareils électriques et des fils transportant le courant électrique. Effet lumineux: Le passage d’un courant électrique peut électrique en ampères (A) La puissance électrique en watts (W) b) ‘intensité (I) Elle représente le débit de charges électriques qui traversent le conducteur. Un ampère correspond au passage d’une charge de 1 coulomb par seconde. (1 coulomb est la charge électrique portée par 6,25 1018 électrons).

C’est de l’intensité que dépendent tous les effets d’un courant électrique. Plus Pintensité dans un fil est grande, plus il s’échauffe Plus Pintensité dans une ampoule est grande, plus elle éclaire (et plus

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elle chauffe) Plus Flntensité dans un fil est grande, plus le champ magnétique produit est important. Plus Pintensité du courant qui traverse notre corps est grande et plus le risque d’électrocution est grand. c) La différence de potentiel ou tension électrique (U) C’est ce qui est nécessaire pour produire un courant électrique.

Elle est proportionnelle à la force qui s’exerce sur les charges ?lectriques. La différence de potentiel fournie par une pile, entre ses deux bornes, est sa force électromotrice ou voltage. d) La puissance (P) et l’énergie (E) La puissance d’un appareil électrique est l’énergie électrique qu’il consomme par unité de temps. Formules : lg L’unité de charge électrique est le coulomb (C Débit (D) Le débit est le volume d’eau (V) qui traverse une section de la canalisation par unité de temps (t). D=V/t L’unité de débit est le mètre cube par seconde. 3/s Intensité ( l) L’intensité électrique est la quantité de charges électriques (q) qui raverse une section du conducteur par unité de temps (t). eq/t Cunité d’intensité électrique est le coulomb par seconde ou ampère (A). IA=I Différence de pression ( Elp ) Pour que Peau s’écoule d’une extrémité à l’autre d’une canalisation horizontale, il faut qu’il y ait entre ces extrémités une différence de pression. ‘eau s’écoule de la pression la plus élevée vers la pression la plus basse. La pression s’exprime en N/m2 ou en Nm/m3 ou en J/m3 (joule par m3 ). otentiel est le joule par coulomb ou volt (V). IV- IJ/C f) Et les ampoules ? Les valeurs indiquées sur les appareils électriques sont les randeurs nominales, c’est-à-dire celles qui correspondent à une utilisation normale prévue par le fabricant. Pour fonctionner correctement la petite ampoule doit être branchée sur une différence de potentiel de 6V elle est alors parcourue par un courant de 0,15 A. Pour fonctionner correctement la grande ampoule doit être branchée sur une différence de potentiel de 240 elle consomme alors l’énergie électrique avec une puissance de 100 W. . Autres caractéristiques d’un courant électrique a) Sens du courant électrique Comme un objet en chute libre dans le champ de pesanteur, ne charge électrique se déplace dans un champ électrique de manière a faire diminuer son énergie potentielle. Une charge positive se déplace dans le sens des potentiels décroissants. Le sens conventionnel du courant est celui qui correspondrait ? un mouvement de charges positives entre le pôle positif et le pôle négatif du générateur.

Conventionnellement, le courant va du pôle positif vers le pôle négatif du générateur ( du 4 OF lg Dans un conducteur parcouru par un courant alternatif, les charges électriques ont un mouvement d’oscillation (de va-et- vient) sur place. Générateurs de courant alternatif : dynamo, alternateur… La fréquence du courant alternatif est le nombre d’oscillations par seconde. L’unité de fréquence est l’hertz (Hz). La fréquence du courant fourni par nos centrales électriques est de 50 HZ. En courant alternatif, les intensités et tensions étant variables, elles sont définies par leur valeur moyenne (moyennes quadratiques).

On les appelle intensité et tension efficace. d) Vitesse du courant électrique L’allumage d’une ampoule ou la mise en route d’un appareil se fait instantanément, lorsqu’on actionne l’interrupteur. Les électrons se mettent tous en mouvement pratiquement au même instant car le champ électrique se propage dans le conducteur à une vitesse extrêmement grande. Par contre, la vitesse du mouvement des électrons qui constitue le courant électrique est extrêmement faible. Dans un fil de cuivre de 1 mm2 de section parcouru par un courant de 1 A, les électrons se déplacent à la vitesse 0,06 mm/s. Plus de 4 heures pour parcourir 1 mètre) (fils + récepteurs). Il est ouvert dans le cas contraire. Pour qu’un circuit électrique soit parcouru par un courant, il doit être fermé. b) Association en série Des récepteurs sont placés en série quand ils sont connectés bout à bout. trois ampoules identiques placées en série. Les ampoules éclairent toutes avec le même éclat, quel que soit leur nombre. Cintensité du courant est Identique dans tous les récepteurs places en serle. Plus on branche d’ampoules en série, moins elles éclairent.

La différence de potentiel se répartit entre les différents récepteurs placés en série. Si on dévisse une des ampoules, elles s’éteignent toutes les trois puisque le circuit est alors ouvert. Les différences de potentiel s’additionnent Exemples: Les ampoules de certaines guirlandes de Noël sont placées en série. Une seule ampoule clignotante suffit à faire clignoter la guirlande toute entière. Un fusible est placé en série avec l’a l’intensité du courant qui a 6 OF lg reil à protéger. Lorsque reil est trop importante, de potentiel est identique pour tous les récepteurs placés en parallèle.

Toutes les ampoules éclairent normalement quel que soit leur nombre. Dévisser une des ampoules n’empêche pas les autres de fonctionner. es intensités s’additionnent. Tous les appareils d’une installation domestique (lampes, frigo, uisinière, ordinateur… ) sont branchés en parallèle. Que se passerait-il Sils étaient placés en série ? Un voltmètre, qui mesure la différence de potentiel entre deux bornes d’un récepteur, doit être placé en parallèle avec celui-ci pour être soumis à la même différence de potentiel. 5.

Energie, puissance, coût… Un récepteur électrique consomme de Pénergie électrique. La puissance (P) électrique d’un récepteur est l’énergie (E) qu’il b) Relation entre P, U, kilowattheure. Un kWh coûte actuellement environ 0,075 € (tarif normal). e) Quelques puissances (en watts) ) Rendement d’un appareil électrique Un appareil électrique consomme de l’énergie électrique fournie par le générateur et produit de l’énergie sous d’autres formes. Tous les appareils (moteur, ampoule, amplificateur, télévision, ordinateur… s’échauffent. Pour les appareils qui ne sont pas destinés à chauffer, la chaleur produite est de l’énergie perdue. Le rendement ( Cl ) d’un appareil électrique est le rapport entre la puissance utile qu’il fourni ce totale qu’il consomme. 8 OF différence de potentiel U qu’un lui applique. On constate que, pour chaque résistor, le rapport Ull est ensiblement constant. La différence de potentiel (U) et l’intensité (l) sont deux grandeurs proportionnelles.

Le cas d’une ampoule : On constate que le rapport IJ/I n’est pas constant, il augmente lorsque l’intensité du courant augmente. On constate aussi que la température de l’ampoule augmente de façon importante au cours de l’expérience. Dans le premier cas, la température restait pratiquement constante pendant les mesures. Enoncé de la loi d’Ohm A température constante, l’intensité du courant dans un résistor et la différence de potentiel entre ses bornes sont proportionnelles d) Résistance

Le rapport LJ/I, s’appelle « résistance électrique » La résistance électrique d’un résistor est le rapport entre la différence de potentiel appliquée entre ses extrémités et l’intensité du courant qui le parcourt. R s’exprime en VIA ou ohm La loi d’Ohm peut donc s’écrire: On a aussi : groupement, serait parcouru par un courant de même intensité. LJ: différence de potentiel aux bornes du groupement. . Intensité du courant dans le groupement. Réq = IJ,’I on a: U – Réq et On applique la loi d’Ohm pour chaque résistor: IJ2= R2 IJ=UI Réq I Donc: LJ2 + IJ3 = RI (RI R2+R3) – Pour un nombre quelconque de résistors: 0 9