CHAPITRE 5 : Les circuits électriques

Objectifs :

- Exploiter la loi des mailles et la loi des nœuds dans un circuit contenant au plus deux mailles.
- Exploiter la caractéristique d’un dipôle électrique : point de fonctionnement, modélisation par une relation.
- Utiliser la loi d’Ohm.

I. Description des circuits électriques

1. Les bases du collège

Un circuit électrique est une association de dipôles, dont un générateur qui délivre le courant électrique.
Un circuit en série ne comporte qu’une seule maille.
Un circuit en dérivation comporte au moins deux mailles.
La portion de circuit entre deux nœuds consécutifs est une branche. La branche principale comporte le générateur et les autres branches sont des branches dérivées.
Exemple :

La branche rouge (BAFE) est la branche principale alors que les branches vertes (BE) et bleues (BCDE) sont des branches dérivées.
Le circuit comporte trois mailles : ABEF, ACDF et BCDE.

2. Le courant électrique

Le courant électrique circule à l’extérieur du générateur de la borne positive vers la borne négative : c’est le sens conventionnel du courant électrique représenté par une flèche. L’intensité I du courant électrique s’exprime en ampères (A) et se mesure à l’aide d’un ampèremètre branché en série.
Loi d’unicité de l’intensité : l’intensité du courant électrique qui traverse des dipôles associés en série est la même.

3. La tension


La tension électrique, notée U, s’exprime en volts (V) et se mesure avec un voltmètre branché en dérivation.
Au lycée, la tension entre deux points A et B d’un circuit électrique se nomme UAB. On représente la tension UAB par un segment fléché dont la pointe est du côté du point A.

La tension est une grandeur algébrique : UAB = −UBA.
L’orientation de la tension est fixée arbitrairement par convention :
— Pour un générateur : le courant et la tension sont orientés dans le même sens.
— Pour un récepteur : le courant et la tension sont orientés dans des sens opposés.

II. Loi des circuits électriques

1. La loi des nœuds

Dans un circuit en dérivation, la somme des intensités des courant électriques qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités qui en repartent.
Exemple :

Ainsi, d’après la loi des nœuds : I1 + I2 = I3 + I4.

2. La loi des mailles

Dans une maille orientée, maille dont on a fixé arbitrairement le sens de parcours (sens horaire ou anti-horaire), la somme des tension est nulle.

Exemple :


Dans la maille ABEF: UG − U1 − U2 = 0.
Dans la maille ABCDEF : UG − U3 − U4 = 0.
Dans la maille BCDE : U2 − U3 − U4 = 0.

III. Caractéristique d’un dipôle

On appelle caractéristique d’un dipôle l’ensemble des couples de valeurs (U;I) possibles de ce dipôle.
On distingue deux types de caractéristiques :
— La caractéristique tension-courant pour la variation de la tension UAB aux bornes d’un dipôle en fonction de l’intensité qui le traverse : UAB = f(I).
Exemple : La loi d’Ohm : U = R × I
— La caractéristique courant-tension pour la variation de l’intensité qui traverse le dipôle en fonction de la tension à ses bornes : I = g(UAB).

IV. Point de fonctionnement

Lorsqu’un récepteur est branché aux bornes d’un générateur, un même courant les traverse et ils ont la même tension à leurs bornes. Ce couple de valeurs (U,I) est l’intersection des caractéristiques de ces deux dipôles.
Le point de fonctionnement d’un circuit, noté P(If ,Uf) est le point d’intersection des caractéristiques du générateur et du récepteur branché en série.

Cours

PDF

Fiche de cours

PDF WORD

Ativité expérimentale

PDF WORD

Activité expérimentale

PDF WORD