16. Energie électrique

 

           Il s’agit d’une forme d’énergie largement utilisée par l’homme dans ses activités

 

A- Notion de tension et de courant

1. Le courant électrique

           Le courant électrique correspond à la circulation de porteurs de charges électriques dans un matériau :

· Dans un solide, ce sont des électrons libres qui se déplacent ver la borne plus du générateur.

· Dans une solution, ce sont les anions qui se déplacent vers la borne + et les cations qui se déplacent vers la borne -.

 

           Soit Q la quantité de charges qui traversent le circuit pendant une durée Dt. L’intensité du courant électrique I est une grandeur qui mesure la quantité de charges qui traversent le circuit par unité de temps :

           L’intensité du courant se mesure en Ampères (A) à l’aide d’un ampèremètre placé dans le circuit en série.

 

 

 

2. La tension électrique

           La tension électrique correspond à la différence d’état électrique entre 2 points d’un circuit. On la note par la lettre U (différence = Unterschied en allemand).

           La tension U_AB est représentée comme suit sur un  composant :

 

           La tension électrique se mesure en Volts (V) à l’aide d’un voltmètre placé dans le circuit en dérivation.

 

 

 

3. Montages

Compléter :

Elément	Pile	Résistance	Lampe	DEL	Moteur	Interrupteur ouvert
Symbole	+

 

           Dans un montage électrique, les dipôles peuvent être associés en série ou en dérivation.

 

           La tension est identique aux bornes de 2 portions de circuit placées en dérivaiton.

 

           L’intensité du courant est identique pour des éléments placés en série.

 

 

4. Application

           On considère le montage suivant :

 

           On utilise une alimentation E = 6,0 V. La lampe brille correctement : la tension à ses bornes vaut U_L = 4,0 V et est traversée par un courant d’intensité i_L = 0,2 A

           Le générateur débite un courant i_E = 450 mA.

 

1. Placer les appareils permettant d’effectuer ces mesures.

2. Déterminer la tension aux bornes du moteur U_M et de la résistance U_R.

Le moteur est en série avec l’alimentation donc : U_M = E = 6,0 V

Le moteur est en série avec l’ensemble {moteur+lampe} donc : U_M = U_L + U_R soit U_R = 6,0 – 4, = 2,0 V

 

3. Mêmes question pour les intensités des courants traversant la résistance i_R et le moteur i_M.

La lampe est en série avec la résistance donc : i_R = i_L = 0,2 A

Au point A (appelé nœud), on a :        somme des courants arrivant = somme des courants sortant

Soit :                                                     i_E = i_L + i_M                     donc              i_M = 0,45 – 0,2 = 0,25 A