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Courant électrique
MODULE 4
Électricité
• C’est la circulation de
charges électriques
négatives (électrons) à
l’intérieur d’un conducteur
• Le courant est défini
comme étant la mesure de
la charge qui passe par
unité de temps.
I=q
t
I : courant (A)
q : charge (C)
t : temps (s)
Sens du courant
• Le courant peut être mesuré
avec un ampèremètre.
• L’ampèremètre
doit être
branché en
série dans
un circuit.
•
Exemples
1) Combien d’électrons
circulent dans un circuit
pendant 1 h si le courant est
de 5 A ?
2) Quelle intensité de courant
traverse un séchoir à cheveux
si une charge de 1400 C y
passe en 2,5 minutes ?
Le sens conventionnel du
courant est du + au -
Devoir
3) Ton éclairage nocturne
emploie une ampoule de 7 W
traversée par un courant
d’environ 6,0 x 10-2 A.
Combien de charges passent
dans cette ampoule en 8
heures ? Combien
d’électrons ont traversés
cette ampoule ?
• Page 548 # 2 et 3
Symboles - circuits
• source de courant
• interrupteur
• résistance
• ampèremètre
• conducteur
• ampoule
• voltmètre
A
V
• voir autres symboles P. 547
Potentiel électrique
• La différence de potentiel
électrique ou tension est défini
par les formules suivantes :
V=E
q
ou
V=W
q
Énergie
• L’énergie transférée par débit
de charge est :
E = VIt
• Le potentiel électrique peut
être mesuré avec un
voltmètre.
• Le voltmètre doit être
branché en parallèle dans
un circuit.
Exemples
1) Quelle est la différence
de
potentiel aux bornes
d’un climatiseur si une
charge de 72 C transfère
8,5 x 103 J au ventilateur
et au compresseur ?
2) Un choc électrostatique
entre deux élèves transfère
1,5 x 101 J d’énergie
électrique à travers une
différence de potentiel de
500 V. Quelle est la
quantité de charges
transférée dans l’étincelle ?
Loi d’Ohm
3) Une pile (AA) de 1,5 V
fait fonctionner un lecteur
MP3 portatif traversé par
un
courant de 5,7 x 10-3
A
pendant environ six
heures avant de s’épuiser.
Quelle quantité d’énergie
la pile
transmet-elle ?
4) Une cafetière est traversée
par un courant d’environ 5 A
pendant 270 secondes et
consomme ainsi 1,6 x 105 J
d’énergie. Quelle est la
différence de potentiel aux
bornes de la cafetière ?
• Le courant produit dans un
circuit est directement
proportionnel au voltage et
inversement proportionnel à la
résistance.
I=V
R
I : courant (A)
V : voltage (V)
R : résistance (Ω)
Exemples
1) L’élément de cuisson d’une
cuisinière électrique est
branché à une alimentation
de 220 V et possède une
résistance connue de
19,8Ω. Quelle intensité de
courant traversera cet
élément ?
Devoir
• Page552 # 3 et 4
• Page575 # 9 à 25
2) Quelle est la résistance
d’un séchoir à cheveux
de 1200 W traversé par un
courant d’environ 10 A
dans un circuit de 120 V ?
Facteurs qui influencent la
résistance
• Longueur
– plus le conducteur est long,
plus la résistance est élevée
R
L 
 1 = 1 
 R2 L2 
• Type de matériau
– certains matériaux sont de
meilleurs conducteurs que d’autres
• Température
• Aire (section transversale)  R
– plus la surface est grande,
moins il y a de résistance
3)Une ponceuse à courroie est conçue
pour un courant d’environ 11 A dans
un circuit de 120 V a été
accidentellement branchée dans une
prise de 240 V. Elle a fonctionné
environ cinq secondes pour
finalement griller. Quelle est la
résistance de la ponceuse ? Quelle
intensité de courant a traversé la
ponceuse dans le circuit de 240 V ?
A 
 1 = 2 
 R2 A1 
R
ρ 
 1 = 1 
 R2 ρ 2 
– la résistance d’un fil conducteur
augmente avec une augmentation
de la température chez la plupart
des matériaux.
• En unissant tous les facteurs qui
influencent
la
résistance
d’un
conducteur, tu obtiens l’équation
suivante :
R=
ρL
A
R = résistance (Ω)
ρ = résistivité (Ω▪m)
L = longueur (m)
Exemples
1) Un fil d’aluminium d’une
longueur de 200 m a une
résistance de 1,7 Ω.
Quelle est la résistance
d’un bout de 50 m de ce fil
?
2) Quelle est la résistance
d’un fil de cuivre de 1 m de
longueur dont la section
transversale est 3,24 x
10-9 m2 ?
(ρ = 1.7 x 10-8 Ω▪m)
A = section transversale (m2)
• RT = R1 + R2 + R3 + …
Exemple
• Détermine RT, IT, I1, I2,
I3, VT, V1, V2 et V3.
• IT = I1 = I2 = I3 = …
• VT = V1 + V2 + V3 + …
20 Ω
Branchement en parallèle
Exemples
• Détermine RT, IT, I1, I2,
I3, VT, V1, V2 et V3.
• Détermine RT, IT, I1, I2,
I3, VT, V1, V2 et V3.
a)
• IT = I1 + I2 + I3 + …
b)
1 Ω
20 Ω
20 Ω
6 V
120 V
• VT = V1 = V2 = V3 = …
20 Ω
Exemple
20 Ω
• 1 = 1 + 1 + 1 + …
RT R1 R2
R3
20 Ω
2 Ω
3 Ω
12 V
6 Ω
• Parallèle
120 V
3 Ω
• Série
Branchement en série
2 Ω
Circuits en parallèle et en
série
Exemples
Devoir…
• Détermine I3 et V2.
I3 = ?
I2 = 10 A
V3 = 30 V
V2 = ?
V3 = 30 V
V2 = ?
30 V
I3 = ?
V1 = 30 V
b)
I2 = 3 A
I1 = 10 A
IT = 10 A
100 V
V1 = 30 V
a)
I1 = 3 A
IT = 9 A
Exemples
a) Quelle est la puissance
maximale pouvant être
débitée du circuit d’une
maison
moyenne de 120 V
muni d’un
disjoncteur (ou
d’un fusible de 15 A) ?
d) Calcule l’énergie et la
puissance du circuit suivant.
• Page 563 # 1 à 4
• Page 567 # 1
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Puissance électrique
• La puissance (P) en watts est
l’énergie fournie par unité de
temps.
P = E
t
b) Calcule la puissance d’un
amplificateur stéréo s’il est
branché à une prise standard
de 120 V et si sa résistance
est de 120 Ω.
Devoir…
• Page 569 # 1, 2 et 3
• Page 578 # 36, 37 et 38
ou
P = VI
c) Quelle quantité de puissance
est dissipée dans un circuit
ayant une résistance de 15 Ω
traversée par un courant de
10 A ?
Coût de l’électricité
• 0 – 1300 kW : 9,04 ¢/kW·h
• > 1300 kW :
7,16 ¢/kW·h
110 V
• Le calcul du coût de l’électricité
peut être résumé comme suit :
t = 2 h
20 Ω
Coût = P (en kW) x temps (h) x
taux (coût/kW·h)
Exemple
• Tu laisses la lampe de ta
chambre, qui a une ampoule
de 100 W, allumée durant les
9h que tu passes à l’école.
Quel montant d’argent ce
petit incident coûtera-t-il à
ta famille? Combien en
coûtera-t-il pour un mois de
trente jours ?
Combinaisons de piles
• au tableau
Exemple 2
• Julie se sèche les cheveux à l’aide
d’un séchoir ayant une puissance de
1800 W. Elle l’utilise seulement 5
jours par semaine (non les fins de
semaine) pour une durée de 15
minutes par fois. Quel sera le coût
pour faire fonctionner le séchoir
pendant 4 semaine ?
Devoir…
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