#0706 Circuits électriques Karel Lemr http://physique.hopto.org Image: Carte de son Creative Live! Value Tension et courant électrique La tension électrique U [V] désigne la différence des potentiels électriques: A B ++ + ++ + ++ + ++ + U AB 0 - - - - - - - - - L'intensité du courant électrique I [A] – déplacement de la charge A B électrique (de + vers -): ++ + - - I - + + Q - - I= ++ + + + t - - ++ Conducteur ohmique La relation entre la tension et le courant électrique – la loi d'Ohm: I U Résistance R [] I =R U Un conducteur ohmiqie = un conducteur sur lequel la loi d'Ohm est valable Récepteurs actifs et passifs Un récepteur = un appareil dans un circuit électrique, qui convertit l'énergie électrique en autre forme de l'énergie. Un récepteur passif = un récepteur, qui convertit l'énergie électrique en chaleur Q E él (une ampule). Un récepteur actif = un récepteur, qui convertit l'énergie électrique en chaleur et encore une autre forme de l'énergie (un moteur). Q E él E autre Énergie électrique L'énergie électrique reçue = travail du courant électrique W él =U I t I Résistance R [] U La puissance électrique P= W él t =U I Effet Joule Effet Joule – caractérise des pertes énergétiques dûes à la chaleur Un conducteur ohmique: W él 2 Q=R I t Bilan énergétique d'un récepteur passif – toute énergie électrique est convertie en chaleur par l'effet Joule Q Le passage du courant électrique dans un conducteur ohmique libère de la chaleur U =R I La puissance de l'effet Joule: P J =R I 2 Bilan énergétique d'un récepteur actif L'énergie électrique est convertie en chaleur + une autre forme de l'énergie L'énergie de la chaleur est perdue dans l'environnement L'énergie qui peut être utilisé = énergie utile Loi de conservation d'énergie nous donne: E él =E utile Q Q=r I 2 t Q E él Résistance interne E utile P él =P utile P J Générateurs électrique Un générateur électrique convertit une énergie quelconque en énergie électrique Q Pertes énergétiques E reçue E él Énergie solaire: cellules photovoltaïques Énergie chimique: pilles ordinaires Énergie mécanique: dynamos Énergie nucléaire: réacteur nucléaires Bilan énergétique d'un générateur La loi de conservation d'énergie: P E reçue=E él Q l'effet Joule: Un circuit ouvert: Q=r I 2 t On mesure une tension aux bornes d'un générateur = force U PN =E Circuit fermé: E reçue=E él Q N U PN I =0 électro-motrice E [V] E ,r P reçue =P él P J EI =U PN I r I 2 U PN =E −r I r Résistance interne Circuit électrique Composition en série: Un générateur – crée une tension électrique dans le circuit: P E ,r Composition parallèle: N U PN =E −r I U PN Un récepteur – consomme une tension électrique dans le circuit: A R U AB B U =RI 1ère loi de Kirchhoff 1. Dans un circuit fermé la tension crée par les générateurs est égale à la tension consommée par les récepteurs E G P= A R U PN =U AB E =RI N =B G2 R2 G1 R1 G3 R3 ∑ U générateurs =∑ U récepteurs 2ème loi de Kirchhoff Dans un noeud le courant électrique total arrivant est égale au courant électrique total sortant. ∑ I arrivant =∑ I sortant Générateurs dans un circuit Générateur avec une résistance interne peut être remplacé par un générateur sans résistance interne et une résistance en série. E ,r P N P U PN E r N U PN La tension électrique créée par plusiers générateurs en série est égale à la somme de leurs tensions P E 1, r 1 U1 E 2, r 2 U2 E 3, r 3 U3 N U PN =U 1U 2 U 3=∑ U i Résistances dans un circuit La résistance totale des résistances en série est égale à leur somme. R1 R2 R T =R 1R 2 R 3=∑ Ri R3 La valeur inverse de la résistance totale des résistance en parallèle est égale à la somme de leurs valeurs inverses. 1 R1 RT R2 1 R3 R = 1 R1 =G 1 R2 1 R3 =∑ 1 Ri Conductivité [S] (Siemens) G =G 1G 2G 3=∑ G i T