Chapitre n°5 les circuits électriques

Chapitre n°5 les circuits électriques

Bulletin officiel : Loi d’additivité des tensions (circuit à une seule maille). Loi d’additivité des intensités (circuit à deux mailles). Relation tension-courant : loi d’Ohm. Loi d’unicité des tensions.   Dipôles en série, dipôles en dérivation. L’intensité du courant électrique est la même en tout point d’un circuit qui ne compte que des dipôles en série.

I. Le phénomène électrique

De nombreux phénomènes physiques sont liés à la circulation de petites particules «chargées »  que contient la matière, ce sont des phénomènes électriques, ils provoquent de la lumière et de la chaleur.

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II. Mesure de tension et de courant électrique

1. Mesure de tension et de courant électrique

a) Branchement du multimètre en voltmètre

Pour mesurer une tension électrique entre deux points  A et B :

• Il faut brancher la borne V du multimètre sur le point où arrive le courant électrique (exemple ici, le point A)
• On doit brancher la borne COM sur l’autre borne du dipôle

        (Sur cet exemple le point B)

•  On prend commence par le calibre le plus élevé avant de choisir celui le plus proche de la valeur mesurée (les calibres sont ici de 1000V,200V,20V,2V)

 

b) Représentation d’un voltmètre dans un circuit électrique

2. Mesure d’un courant électrique

a) branchement du multimètre en ampèremètre

Pour mesurer le courant électrique dans un circuit il faut l’insérer en série dans le circuit électrique. Exemple sur le dessin ci-contre (figure1).
ll faut alors débrancher le fil AB
Il faut brancher ce fil pour que le courant entre parla borne mA du multimètre
il faut brancher un autre fil pour que le courant   ressorte par la borne COM du multimètre pour enfin revenir au point B (figure2).
Il faut choisir le plus grand calibre avant de choisir le plus adapté soit assez proche et au-dessus de la valeur mesurée.

b) Représentation du multimètre en ampèremètre dans le circuit

III. Les différents types de circuits

1. Le circuit en série

Un circuit en série ne contient qu’une seule boucle

• Loi d’unicité de l’intensité :

L’intensité du courant électrique est la même dans tout le circuit en série : I=I₁=I₂

• Loi d’additivité des tensions

La tension aux bornes de plusieurs dipôles associés en série est la somme des tensions aux bornes de tous ces dipôles : U =U₁+U₂

2. Le circuit en dérivation

Un circuit en dérivation contient plusieurs boucles. La lettre I représente le courant électrique, son unité est l’ampère (A).

• Loi d’unicité des tensions

La tension est la même aux bornes de dipôles associés en dérivation

• Loi d’additivité des intensités

L’intensité du courant dans la branche principale est la somme des intensités des courants  dans les branches dérivées.
La branche principale est celle qui contient le générateur.

Exercices 1,2,3,4,5,8,11,13,15   Pages 121 à 124

 

Corrections exercices

• Exercice n°1

L’unité du courant électrique est l’ampère

• Exercice n°2

Dans un circuit en série l’intensité du courant électrique est partout identique

• Exercice n°3

Le courant électrique qui traverse la lampe est inférieur à 0,8A car c’est le courant électrique qui traverse le générateur

• Exercice n°4

La branche principale est celle qui contient le générateur soit la pile

• Exercice n°5

L’intensité du courant traversant la prise  augmente avec le nombre d’appareils branchés

• Exercice n°8

Le circuit contient en série un interrupteur, une lampe et une pile

• Exercice n°11

Le courant électrique dans la branche principale correspond à la somme des courants électriques dans les branches dérivées, donc I=120+100=220mA

• Exercice n°15

Il faut brancher en dérivation le multimètre utilisé en voltmètre aux bornes de la résistance.

IV. La résistance, symbole

1. Grandeur symbole et unité

Une résistance est un composant électrique symbolisé par la lettre R
Son unité est l’ohm Ω

2. Symbole dans un schéma

 Dans un schéma on la symbolise par
Un rectangle

3. Intensité du courant et résistance électrique

1.  Expérience

Effectuer le montage suivant et mesurer la valeur de l’intensité du courant électrique pour différentes résistances.

2.  Observation

L’intensité du courant électrique est d’autant plus faible que la résistance est importante
L’effet sera le même quelle que soit la position de la résistance dans le circuit

3. Conclusion

Le rôle d’une résistance est de limiter le courant électrique qui peut circuler dans un circuit

4.  mesure d’une résistance à l ’aide d’un ohmmètre

Exercices 9,10,18, 32 pages120 à123

Correction des exercices

• Exercice 9

En position 3 nous effectuions un court-circuit et cela risque d’endommager le multimètre, la bonne position est la n°1
Si on ajoute des dipôles en dérivation l’intensité du courant électrique augmente dans le générateur

• Exercice n°10

Le circuit est en série et tous les dipôles sont traversés par le même courant électrique de 25mA donc la DEL fonctionne bien

• Exercice n°18

La lampe, le conducteur ohmmique( résistance)  et l’interrupteur  sont associés en série car ils sont sur la même boucle que le générateur.
On peut  en déduire que: U_générateur= U_Lampe + U_résistance+ U_Interrupteur
Si l’interrupteur est fermé alors il se comporte comme un fil det la tension à ses bornes est nulle( elle sera celle du générateur si il est ouvert).
On applique la relation ci-dessus et on trouve :   U_générateur=5+7=12V

• Exercice n°32

Le montage est en série et on a la relation: U_générateur= U_Lampe + U_résistance 
1)Si la tension aux bornes de la résistance diminue, celle aux bornes de la lampe augmente car leur somme est constante
2) Si la tension aux bornes de la lampe augment alors elle brille bien plus et la résistance variable permet de régler l’intensité de la lumière de la lampe

V.  La loi d’ohm

1. Expérience

Réaliser le montage ci-contre :

 

Faire varier la tension aux bornes de la source et mesurer la tension U aux bornes de la résistance de 100W, ainsi que le courant I qui la traverse. Compléter ainsi le tableau ci-dessous

 

2.  Exploitation

Tracer le graphe de U en fonction de I
Échelle 1cm« 1V et 1cm «20mA

3. Conclusion

La caractéristique de la résistance est une droite passant par l’origine.
Cette droite signifie qu’il existe une proportionnalité entre le courant qui traverse une résistance et la tension à ses bornes.
On traduit cette proportionnalité par la loi d’ohm:  U=R.I
avec U en Volt    R en Ohm      et I en Ampère

Exercice 12,13,14 18,23,26,29,32 pages 124 à 126

 Cours chapitre n°5 l_électricité 2020.ppsx
 Document d’accompagnement n°1 2020.pdf
 Document d’accompagnement n°2.pdf