Electricité en continu : rappels d’électrocinétique 1°) 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 cas particulier du court-circuit (danger : à ne pas faire) I I= 0 A I= Icc U = Uo = U à vide U Ucc = 0V 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. 2°) 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). 3°) 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 1/4 Electricité en continu : rappels d’électrocinétique 4°) Lois élémentaires de l'électricité 4.1) 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 : U1 U2 Loi de la maille bleue : U5 – U2 + U3 + U4 = 0 V Loi de la maille rouge : U1 – U5 – U6 = 0 V U3 U5 U4 U6 4.2) 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 A Loi des nœuds en A : I1 + I2 + I3 = 0 A I2 Loi des nœuds en B : I5 = I2 + I4 I3 Loi des nœuds en C : I4 = I1 + I3 + I5 I1 C I5 I2 B I4 Bernaud J 2/4 Electricité en continu : rappels d’électrocinétique 5°) Dipôles passifs linéaires C'est un dipôle récepteur, il ne fournit pas d'électricité. Sa caractéristique couranttension passe par le point ( 0 A, 0 V ). Exemples: résistors, lampes... 5.1) Loi d'ohm pour une résistance en convention récepteur I R : résistance du résistor ( en Ohm ) G : conductance du résistor ( en Siemens S ) avec G = 1 / R résistor résistor U I=GxU ou 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 ). 5.2) Association de résistances Association série: Des dipôles sont en série lorsqu'ils sont traversés par le même courant et partagent une même connexion qui ne soit pas un nœud de courant. = R1 R2 Réq Réq = R1 + R2 En série, les résistances s'additionnent. Association parallèle : Des dipôles sont en parallèle, lorsqu'ils sont soumis à la même tension et sont connectés bornes à bornes. Réq R2 = R1 Réq R1R2 R1 R2 Géq = G1 + G2 En parallèle, les conductances s'additionnent. Dans le cas de n résistances R égales : Req 6°) Puissance électrique 6.1) Expression générale Pour un dipôle quelconque, p = u.i p en W (Watt) u en V i en A Bernaud J i u 3/4 R n Electricité en continu : rappels d’électrocinétique 6.2) Pour une résistance en continu P = U.I or U = R.I par conséquent P = R. I2 P = U2 / R R I U Le résistor dissipe la puissance qu’il reçoit sous forme de chaleur, c’est l’effet Joule. 7°) Energie électrique en régime permanent Pour un dipôle quelconque, W = P.t = U.I.t W en J ( Joule ) P en W, t en s I U Unité usuelle : le Wh : 1 Wh = 3600 Ws = 3600 J Pour un dipôle linéaire , W = U.I.t = R.I2.t Pour une charge électrique, W = U.I.t = U.Q ( Q : quantité d’électricité ; en Coulomb ) 8°) Conservation de l’énergie, bilan de puissance Il y a conservation de l’énergie ( rien ne se perd, tout se transforme) Puissance reçue ou absorbée Système étudié Puissance transmise ou utile Pertes diverses Le bilan de puissance correspond à Pabsorbée = Putile + Pertes Rendement : Bernaud J Putile Pabsorbé e avec 0 1 4/4