Electricité

Niveau1

L'électricité se circule dans certaines conditions. L'une des plus importante est la capacité qu'a une matière à laisser passer le courant, on parle de Conductivité.

  • Un objet est donc conducteur s'il laisse passer le courant électrique à travers lui.
  • Un objet est isolant s'il ne laisse pas passer le courant électrique à travers lui.

Cette conductivité est très liée à la Résistance.

Niveau2

Les circuits électriques (Circuits) sont soumis à de l'électricité. Néanmoins plusieurs propriétés / grandeurs permettent de mesurer certaines caractéristiques des courants électriques.

L'intensité du courant

L'intensité est la quantité de courant qui circule dans un circuit au cours du temps. Son symbole est I.

Ainsi plus il y a d'électricité passant à l'intérieur d'un fil plus l'intensité est élevée. Donc si le courant ne circule pas l'intensité est nulle.

On mesurera l'intensité en Ampère une unité que l'on abrégera en A.

Pour mesurer cette intensité on dispose d'un outils appelé l'Ampèremètre. Lorsque l'on voudra le représenter dans les schéma normalisé des circuits électriques on utilisera le symbole suivant :

 

Comment utiliser un ampèremètre

La tension du courant

La tension électrique est une grandeur électrique qui caractérise l'état électrique d'un dipôle. Elle permet de dire si potentiellement un courant électrique peut circuler ou non. Il est lié à une différence de charge électrique entre les deux bornes du dipôle. Son symbole est U.

Ainsi plus l'écart entre les charges électrique est grand entre chaque bornes plus la tension est élevée. Le courant peut alors circuler plus facilement. Donc si la tension est très faible, le courant ne circule pas.

Tension et intensité sont donc très lié l'un à l'autre.

On mesurera la tension en Volt une unité que l'on abrégera en V.

Pour mesurer cette tension on dispose d'un outil appelé le Voltmètre. Lorsque l'on voudra le représenter dans les schémas normalisés des circuits électriques on utilisera le symbole suivant :

 

Comment utiliser un voltmètre

 

Niveau3

Lois de l'intensité

  • Dans un circuit en Série

Lorsque l'on mesure l'intensité du courant à l'intérieur d'un circuit dont les dipôles sont branchés en série, on remarque que l'intensité du courant est toujours la même dans tout le circuit.

Prenons un circuit simple constitué d'une pile et deux lampes en série.

On considère qu'en sortant de la pile, le courant à une intensité que l'on notera $I_P$ , ainsi que $I_1$ l'intensité du courant après la lampe 1 et $I_2$ l'intensité sortant de la lampe 2

Loi de l'intensité dans un circuit en série

Si on mesure ces différentes intensités à l'aide d'un multimètre on remarque que $I_P$ est strictement égal à $I_1$ et $I_2$.

Ainsi la loi d'unicité des intensités dans un circuit en série se formule:

$$I_P = I_1 = I_2$$

 

  • Dans un circuit en Dérivation

 

Lorsque l'on mesure l'intensité du courant à l'intérieur d'un circuit dont les dipôles sont branchés en dérivation, l'intensité dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées.

Prenons un circuit simple constitué d'une pile et deux lampes en dérivation.

On considère que dans la branche portant la pile, le courant à une intensité que l'on notera $I_P$ .
On notera de même $I_1$ l'intensité du courant dans la branche portant la lampe 1 et $I_2$ l'intensité dans la branche portant la lampe 2

Loi de l'intensité dans un circuit en dérivation

Si on mesure ces différentes intensités à l'aide d'un multimètre on remarque que $I_P$ est égal à la somme de $I_1$ et $I_2$.

Ainsi la loi d'additivité des intensités dans un circuit en dérivation se formule:

$$I_P = I_1 + I_2$$

Niveau4

Lois de la tension

  • Dans un circuit en Série

Lorsque l'on mesure la tension du courant à l'intérieur d'un circuit dont les dipôles sont branchés en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs.

Prenons un circuit simple constitué d'une pile et deux lampes en série.

On considère qu'aux bornes de la pile (entre le pôle + et -), il y a une tension que l'on notera $U_P$.
De la même manière la tension aux bornes de la lampe 1, sera notée $U_1$ et la tension aux bornes de la lampe 2 notée $U_2$

Loi des tensions dans un circuit en série

Si on mesure ces différentes tensions à l'aide d'un multimètre on remarque que $U_P$ est égal à la somme (addition) de $U_1$ et $U_2$

Ainsi la loi d'additivité des tensions dans un circuit en série se formule:

$$U_P = U_1 + U_2$$

 

  • Dans un circuit en Dérivation

Lorsque l'on mesure la tension du courant à l'intérieur d'un circuit dont les dipôles sont branchés en dérivation, la tension aux bornes du générateur est égale aux tensions aux bornes des récepteurs.

Prenons un circuit simple constitué d'une pile et deux lampes en dérivation.

On considère qu'aux bornes de la pile (entre le pôle + et -), il y a une tension que l'on notera $U_P$.
De la même manière la tension aux bornes de la lampe 1, sera notée $U_1$ et la tension aux bornes de la lampe 2 notée $U_2$

Loi des tensions dans un circuit en dérivation

Si on mesure ces différentes tensions à l'aide d'un multimètre on remarque que $U_P$ est strictement égal à $U_1$ et $U_2$

Ainsi la loi d'unicité des tensions dans un circuit en dérivation se formule:

$$U_P = U_1 = U_2$$

 

Niveau5

La Résistance

La résistance électrique est la capacité d'un dipôle ou d'un matériau à s'opposer au passage du courant. Son symbole est : R

Ainsi plus la résistance d'un objet est grande, au moins le courant électrique peut passer.
Si la résistance est très grande, l'objet se comporte comme un Isolant. A l'inverse, plus la résistance est faible au plus l'objet se comporte comme un conducteur.

On mesure la résistance en Ohm une unité que l'on abrège en Ω.

Pour mesurer cette tension on dispose d'un outil appelé le Ohmmètre. Lorsque l'on voudra le représenter dans les schémas normalisés des circuits électriques on utilisera le symbole suivant :

 

 

Loi d'Ohm

On remarque donc que la résistance, l'intensité et la tension sont très liés.

La loi d'Ohm est une loi expérimentale qui permet de relier mathématiquement ces trois grandeurs.

Lorsque l'on trace le graphique (Méthode-Graphiques) de la tension en fonction de l'intensité pour un objet résistant électriquement, on obtient une droite passant par l'origine. On en déduit donc une relation de proportionnalité entre la tension et l'intensité électrique, le coefficient de proportionnalité étant la résistance électrique de l'objet.

On peut alors en tirer la relation mathématique, appelée Loi d'Ohm :

 

Loi d'ohm formule

Niveau6

La Puissance

La puissance est la quantité d'énergie consommée par un phénomène physique par unité de temps. Son symbole est P. Elle se mesure en watt abrégé en W.

La puissance est étroitement liée à l'énergie. Il est donc possible de calculer la puissance lumineuse, ou thermique en connaissant l'énergie consommée et la durée de consommation. (Energie)

  • La puissance électrique

Dans le cas de l'électricité, on peut utiliser une formule reliant la puissance et l'énergie. Mais il est aussi possible d'utiliser une autre formule liant Puissance, Tension et Intensité.

$$P = U \times I$$

avec:

  • $P$ la puissance en Watt
  • $U$ la tension en Volt
  • $I$ l'intensité en Ampère