Habitat – Gestion de l’énergie 1°) Propriétés électriques des matériaux Conducteur électrique : matériaux qui peut conduire parfaitement le courant électrique (les électrons) d'un potentiel supérieur à un potentiel inférieur : on cite les matériaux métalliques. Isolant électrique (ou diélectrique): c'est un matériaux qui ne conduit pas le courant électrique (la plupart des polymères et céramiques). Les semi-conducteur : sont des matériaux présentant une conductivité électrique intermédiaire entre les conducteur et les isolants. 2°) Le courant électrique Un courant électrique (déplacement de porteur des charges) ne peut s'établir que dans un circuit électrique fermé. Circuit ouvert (à vide) Circuit fermé i i= 0 A u = uo = u à vide u Sens conventionnel du courant: par convention, on dit que le courant sort de la borne + du générateur; il est opposé au sens réel du déplacement des porteurs de charges. Ce sont les électrons dans les métaux. Définition de l'intensité du courant: C'est la quantité d'électricité transportée en une seconde. i = q / t i en Ampère (A), q en Coulomb (C) et t en seconde (s) si le courant est constant, alors I = Q / t. L'intensité du courant est une grandeur algébrique, elle se mesure à l'aide d'un ampèremètre. 3°) Différence de potentiel (d.d.p .). Tension uAB Soit un dipôle AB: A B uBA = -uAB uAB = vA - vB Ce lit comme suit : la tension entre le point A et le point B ( ou la différence de potentiel entre A et B)est égale au potentiel électrique du point A moins le potentiel électrique du point B. La tension est une grandeur algébrique, on la mesure à l'aide d'un voltmètre. Elle s’exprime en volt ( V). 4°) Convention d'orientation des dipôles Convention générateur u i Convention récepteur Les grandeurs tension et courant sont toutes deux considérées positives i u Bernaud J 1/3 Habitat – Gestion de l’énergie 5°) Lois élémentaires de l'électricité 5.1) Loi des mailles maille : chemin fermé passant par différents points d'un circuit. On choisit un sens de parcours arbitraire de la maille et un point de départ. On affecte le signe + aux tensions dont la flèche indique le même sens. On affecte le signe - aux tensions dont la flèche indique le sens contraire. La somme algébrique des tensions rencontrées dans la maille est nulle. Exemple : Loi de la maille : -u1 +u5 + u6 = 0 V u1 u2 Loi de la maille : u5 -u2 +u3 +u4 = 0 V u3 u5 u4 u6 5.2) Loi des noeuds Un noeud est une connexion, qui relie trois fils au minimum. Il ne peut y avoir une accumulation de charges électriques en un noeud. La loi des noeuds traduit la conservation de la quantité d'électricité. La somme des intensités des courants arrivant à un noeud est égale à la somme des intensités des courants sortant du même noeud. i1 Loi des nœuds en A : i1 + i2 + i3 = 0 A Loi des nœuds en B : i5 = i2 + i4 Loi des nœuds en C : i4 = i1 + i3 + i5 A i2 i3 i1 i5 C i4 Bernaud J 2/3 i2 B Habitat – Gestion de l’énergie 6°) Etude des dipôles linéaires passifs et actifs 6.1) Dipôles passifs linéaires C'est un dipôle récepteur, il ne fournit pas d'électricité. Exemples: résistors, lampes... résistance de chauffe-eau ,de lave linge. Loi d'ohm pour une résistance en convention récepteur i résistor résistor R : résistance du résistor (en Ohm ) u u = R x i (ceci veut dire qu'aux bornes du résistor R, il y a la tension u et qu'il est traversé par le courant i). Energie perdue par effet Joule (sous forme de chaleur) aux bornes de la résistance : WJ =R. i2 .t par conséquent Puissance perdue par effet Joule : PJ= u.i=R.i2 6.2) Dipôles actifs linéaires Exemples de dipôles linéaires actifs : pile, moteur... Loi d'ohm généralisée : Electromoteur générateur Electromoteur récepteur piles e e Ri Ri i i u u u=e-Ri Exemple : batterie Bernaud J u=e+Ri exemple : moteur 3/3