- Schématiser un circuit avec les symboles normalisés.
- Distinguer un circuit en série et un circuit en dérivation.
- Mesurer une intensité (ampèremètre en série) et une tension (voltmètre en dérivation).
- Utiliser les lois d’unicité et d’additivité de l’intensité et de la tension.
- Utiliser la loi d’Ohm U = R × I.
- Relier les lois de l’électricité aux règles de sécurité (court-circuit).
Schématiser un circuit
Un circuit électrique comporte un générateur et des dipôles (composants à deux bornes) reliés par des fils. On le représente par un schéma normalisé.
| Symbole | Dipôle |
|---|---|
| pile (générateur) : le trait long est la borne + | |
| lampe | |
| résistor (conducteur ohmique) | |
| moteur | |
| interrupteur ouvert | |
| interrupteur fermé | |
| ampèremètre | |
| voltmètre |
Circuit en série : pile, lampe L₁, résistor R, interrupteur K.
Circuit en dérivation : deux branches entre les nœuds N et P.
L’intensité du courant
L’intensité du courant, notée I, se mesure en ampères (A) avec un ampèremètre branché en série : on ouvre le circuit et on y insère l’appareil (le courant entre par la borne A ou mA et sort par COM).
A mesure I (branche principale), A₁ mesure I₁, A₂ mesure I₂.
La tension électrique
La tension entre deux points, notée U, se mesure en volts (V) avec un voltmètre branché en dérivation, aux bornes du dipôle (borne V du côté du + du générateur, COM du côté du −).
Le voltmètre est branché aux bornes de la lampe L.
Résistance et loi d’Ohm
Un résistor s’oppose plus ou moins au passage du courant : il est caractérisé par sa résistance R, en ohms (Ω), mesurée avec un ohmmètre (circuit débranché). Plus R est grande, plus l’intensité est faible pour une même tension.
U = R × I
| Grandeur | Unité |
|---|---|
| U : tension | volt (V) |
| R : résistance | ohm (Ω) |
| I : intensité | ampère (A) |
La courbe U = f(I) d’un résistor (sa caractéristique) est une droite passant par l’origine : U et I sont proportionnelles.
1) Relation : U = R × I, donc I = U / R.
2) Calcul : I = 4,5 / 150 = 0,03 A = 30 mA.
3) Vérification : l’intensité est en ampères car U est en volts et R en ohms.
Court-circuit et sécurité
Il y a court-circuit quand deux bornes d’un dipôle sont reliées par un fil de connexion : le courant passe par le fil et plus par le dipôle, qui s’éteint.
- Court-circuit d’une lampe en série : elle s’éteint, les autres brillent davantage.
- Court-circuit du générateur : l’intensité devient très grande, les fils chauffent : risque d’incendie. C’est dangereux.
- Ampèremètre en série, intensité en A ; voltmètre en dérivation, tension en V.
- Série : même intensité partout ; additivité des tensions U = U₁ + U₂.
- Dérivation : loi des nœuds I = I₁ + I₂ ; même tension aux bornes de chaque branche.
- Loi d’Ohm : U = R × I, avec I en ampères ; caractéristique = droite passant par l’origine.
- Court-circuit du générateur : danger d’incendie.
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