Table des matières

Sommaire

Correction : les bases de l'électricité

Le courant électrique

  1. C'est l'électron particule élémentaire chargée négativement se trouvant dans tous les objets du quotidien ainsi que dans les êtres humains
  2. Le courant électrique résulte du déplacement global dans la même direction des électrons dans la matière induit par un champ électrique. Cela est différent du déplacement désordonné des électrons qui existe aussi mais qui n'est pas intéressant en électricité
  3. Les matériaux conducteurs ont des électrons libres en leur sein, ce qui permet de générer des courants électriques. Les isolants au contraire ont des électrons liés. Ces derniers ne pouvant pas se déplacer librement dans la matière, les courants électriques sont impossibles.
  4. Le courant électrique conventionnel est le courant de sens opposé au courant des électrons. Si c'est derniers vont de la gauche vers la droite alors le courant électrique conventionnel ira de la droite vers la gauche. Cela est dû au fait que le courant électrique fut découvert avant que l'on ne comprenne ce qui en était sa cause : le déplacement des électrons.
  5. Le courant électrique conventionnel va du + vers le -. Alors qu'en réalité les électrons vont eux du - vers le +.

Intensité

  1. L'intensité en un point d'un fil est la quantité de charge électrique fictive positive traversant ce point en une seconde. Ce n'est pas simplement le nombre de charges mais la charge elle même. Il est aisé de retrouver le nombre de charges fictives en divisant par la charge élémentaire e = 1,6.10^-19 A.s. Ainsi pour un courant de 3 A, il y aura 3/e = 4,8.10^19 charges.
  2. L'unité historique est l'Ampère (A).
  3. Comme l'intensité mesure un débit de charge par unité de temps, l'unité physique est le Coulombs par seconde C/s.
  4. Une intensité négative signifie seulement que l'on a mal supposé le sens du courant. Ainsi une intensité de -1 A du point A vers B signifie qu'il existe un courant de 1 A du point B vers A.
  5. Cela donne 25 mA
  6. Il faut placer l'ampèremètre, c'est à dire les deux pointes de touches noire et rouge, dans le circuit en série. Il faut au préalable avoir branché la pointe de touche rouge dans la fiche du multimètre servant à mesurer une intensité.
  7. Si l'intensité est positive alors le courant va de la pointe de touche rouge à celle noire. Si elle est négative c'est l'inverse.
  8. Le danger principal est de mesurer une intensité trop forte. En effet, en mode ampèremètre, le courant électrique passe par le multimètre. Si celui est trop grand, il risque de brûler des composants. Ainsi, il y a souvent deux positions soit pour mesurer des petites intensités soit pour mesurer des intensités plus fortes. Il y a aussi des fusibles pour protéger le multimètre.
  9. C'est la même intensité car le courant passant par l'appareil A doit passer par le B, donc 1,5 A
  10. En parallèle, les courants peuvent être différent comme dans ce cas. Mais quand les fils se rejoignent, l'intensité est simplement la somme des deux intensités 1,5 + 2 = 3,5 A. Cela est comme deux rivières se rejoignant leur débit est additionné.
  11. Il sort 3 A de l'appareil à gauche dont I1 = 3 A. Il rentre 3,5 A dans l'appareil de droite donc il doit en sortir 3,5 A mais comme la flèche est entrante, I3 = -3,5 A. Enfin pour l'appareil en haut, il rentre 3,5 A et en sort 3 donc il doit encore en sortir 0,5 A. Donc I2 = 0,5 A. Cela est confirmé avec le point central d'où il sort 1,5 A et rentre 1+0,5 = 1,5 A

Tension

  1. La tension est là pour créer le courant électrique. Sans tension les électrons libres ne bougent pas de manière globale.
  2. L'unité de la tension est le Volt V
  3. Pile, batterie, prise secteur, centrale électrique, panneaux solaires, etc
  4. Pour mesurer la tension d'une pile, il faut utiliser un multimètre en mode voltmètre continu. S'il y a un calibrage à faire, on se mettra sur 2 V. On place la pointe de touche rouge sur le plus et l'autre sur le moins afin d'avoir une tension positive.
  5. Comme la valeur est négative alors le courant voudra aller de la pointe de touche noire à la rouge donc du fil rouge au fil noir. Alors c'est le fil rouge qui est de polarité + et le noir -
  6. Elle est identique donc de 3 V aussi.
  7. En série les tensions s'additionnent, donc la tension de deux piles de 1,5 V en série est de 3 V
  8. En série les tensions s'additionnent, donc la tension de l'appareil B est 9-4 = 5 V
  9. Non, il faut savoir qui a le potentiel le plus grand, dit autrement qui est le pôle + et qui est le pôle -. Un multimètre nous donnera cette information par le signe de la tension mesurée.
  10. Comme la tension est nulle entre B et C, ils sont au même potentiel. Alors la tension entre A et C vaut 10 V.
  11. Les points A et C ont des potentiels plus élevés que le point B. Donc leur potentiel est VA = 10 et VC = 15. Donc la différence de potentiel entre A et C vaut 15-10 = 5 V et le courant irait du point C, plus grand potentiel, au point A.

Puissance et énergie

  1. Le Watt (W)
  2. Il s'agit du Wh
  3. L'énergie est 60*5 = 300 Wh ou 0,3 kWh.
  4. Ici c'est simplement 10*5 = 50 Wh
  5. Sa puissance augmente
  6. Sa puissance augmente
  7. Cela signifie que l'appareil ne consomme pas de l'énergie mais en produit. C'est le cas pour une pile par exemple de 1,5 V délivrant 2 A, elle a une puissance de -3 W car elle produit, délivre 3 W.
  8. La relation est P = UI. Pour un appareil consommant de l'énergie U et I sont positifs mais pour un appareil produisant de l'énergie U est positif et I est négatif.
  9. La pile doit produire l'énergie que consomme l'appareil donc elle produit 15 W, en vrai elle produit un peu plus car il y a des souvent des pertes.
  10. Sa puissance est 12*2 = 24 W
  11. Son énergie est 24*10/60 = 24/6 = 4 Wh
  12. Il s'agit d'un wattmètre