Cours Electricité

Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
1
B.
Électricité
B1.
Circuits
électriques
B1.1
Définition
:
Un
circuit
électrique
désigne
un
ensemble
de
fils
conducteurs
et
d’appareils
pouvant
être
parcourus
par
un
courant
électrique.
Tout
circuit
électrique
doit
nécessairement
comprendre
:
‐
un
générateur
de
courant
électrique
(ex.
pile,
dynamo,
…)
‐
un
récepteur
de
courant
électrique
(ex.
ampoule,
moteur
électrique,
…)
‐
des
fils
conducteurs
reliant
les
différentes
composantes
Chaque
générateur
et
chaque
récepteur
possède
deux
bornes
de
connexion,
appelées
«
pôles
»
:
le
pôle
positif
(+)
et
le
pôle
négatif
(‐).
Pour
qu’un
courant
électrique
puisse
circuler,
il
faut
nécessairement
que
le
circuit
soit
fermé.
C’est
le
cas
si
les
deux
bornes
du
récepteur
sont
reliées
aux
deux
bornes
du
générateur
par
une
succession
ininterrompue
de
corps
conducteurs.
Un
des
circuits
le
plus
simple
possible
est
le
suivant
:
Il
comprend
:
‐
une
pile
comme
générateur
de
courant
électrique
‐
une
ampoule
comme
récepteur
de
courant
électrique
‐
un
interrupteur
servant
d’ouvrir
(d’interrompre)
ou
de
fermer
le
circuit
‐
des
fils
de
connexion
‐
B1.2
Symboles
électriques
On
préfère
représenter
les
circuits
par
des
schémas
de
montage.
Dans
de
tels
schémas,
on
représente
les
composantes
du
circuit
par
des
symboles
électriques
(internationaux),
les
fils
électriques
par
des
segments
droits.
Les
symboles
les
plus
courants
(parmi
des
centaines
d’autres)
sont
p.ex.
:
B1.3
Circuits
série
et
parallèle
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
2
a)
Branchements
en
série
(Reihenschaltungen)
Deux
récepteurs
(ou
autres
composantes)
sont
branchés
en
série
dans
un
circuit
s’ils
sont
disposés
bout
à
bout
entre
les
bornes
du
générateur.
On
dit
aussi
que
le
circuit
est
formé
d’une
seule
maille.
Exemple
1:
deux
ampoules
branchées
en
série
En
ouvrant/fermant
l’interrupteur,
les
deux
ampoules
s’éteignent
/
s’allument
ensembles.
En
plus,
si
l’on
dévisse
l’une
des
deux
lampes,
l’autre
s’éteint
aussi
!
Exemple
2
:
deux
interrupteurs
branchés
en
série
Pour
faire
briller
la
lampe,
il
faut
fermer
les
deux
interrupteurs
à
la
fois.
b)
Branchements
en
parallèle
(Reihenschaltungen)
Deux
récepteurs
(ou
autres
composantes)
sont
branchéees
en
parallèle
dans
un
circuit
si
les
bornes
du
premier
sont
connectées
aux
bornes
du
second.
On
dit
que
le
circuit
est
formé
de
deux
mailles
;
le
point
du
circuit
où
le
courant
se
sépare
est
un
nœud.
Exemple
1
:
deux
ampoules
branchées
en
parallèle
En
ouvrant/fermant
l’interrupteur,
les
deux
ampoules
s’éteignent
/
s’allument
ensembles.
Si
l’on
dévisse
l’une
des
deux
lampes,
l’autre
continue
à
briller
!
Exemple
2
:
deux
interrupteurs
branchés
en
parallèle
L’ampoule
brille,
si
on
ferme
soit
l’un,
soit
l’autre,
soit
encore
les
deux
interrupteurs.
B1.4
Circuit
va‐et‐vient
Si
on
désire
pouvoir
allumer/éteindre
une
lampe
par
deux
interrupteurs,
il
faut
installer
un
circuit
«
va‐
et‐vient
»
:
Chaque
interrupteur
permet
de
brancher
le
circuit
principal
à
deux
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
3
câbles
différents.
Si
la
lampe
a
été
allumée
en
fermant
l’interrupteur
S1,
elle
peut
aussi
être
éteinte
en
actionnant
l’interrupteur
S2.
B2.
Conducteurs
et
isolants
Les
matériaux
qui
conduisent
le
courant
électrique
constituent
les
conducteurs
électriques.
Un
circuit
électrique
fermé
ne
peut
fonctionner
que
si
toutes
ses
composantes
sont
des
conducteurs.
Les
matériaux
qui
s’opposent
au
passage
de
l’électricité
sont
appelés
isolants.
Pour
éviter
des
circuits
indésirables,
les
composantes
sont
toujours
entourées
d’isolants.
Les
fils
de
connexion
p.ex.
sont
entourés
normalement
d’une
gaine
en
matière
plastique.
Expérience
1:
Analysons
quels
matériaux
sont
des
conducteurs
resp.
des
isolants
électriques
:
Matériau
du
tronçon‐test
Conducteur
Isolant
Expérience
2:
Chauffons
un
tuyau
en
verre
jusqu’à
incandescence
et
vérifions
s’il
reste
un
isolant
électrique.
On
constate
:
si
le
verre
est
chauffé
devient
soudainement
jusqu’à
incandescence,
il
conducteur
de
l’électricité,
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
4
tandis
qu’à
froid,
c’est
un
isolant
!
Les
conducteurs
sont
généralement
solide
et
liquide.
En
général,
les
gaz
sont
des
isolants.
Toutefois,
dans
des
conditions
particulières,
ils
conduisent
l’électricité
avec
émission
de
lumière
(ex.
tube
au
néon,
foudre,
…)
Attention
!
Le
corps
humain,
qui
contient
de
l’eau
riche
en
sels
minéraux
dissous,
conduit
l’électricité
!!!
Lorsque
le
corps
humain
fait
partie
d’un
circuit
électrique,
il
est
traversé
par
un
courant
électrique.
Même
un
courant
assez
faible
suffit
alors
pour
provoquer
des
contractions
douloureuses,
l’inconscience
ou
même
un
arrêt
cardiaque.
Tu
risques
ta
vie
en
bricolant
avec
des
prises
de
courant
et
avec
des
appareils
électriques
(surtout
en
des
endroits
mouillés).
Cependant,
des
expériences
réalisées
à
basse
tension
(p.ex.
en
utilisant
des
piles
de
lampe
de
poche),
n’entraînent
aucun
risque.
B3.
Effets
du
courant
électrique
B.3.1
L’effet
calorifique
Expérience
:
Branchons
un
fil
de
fer
mince
à
un
générateur
d’électricité
:
On
constate
:
si
un
courant
d’une
intensité
assez
grande
traverse
le
fil,
la
masse
accrochée
au
milieu
descend.
Ceci
est
la
preuve
que
le
fil
s’allonge,
résultat
d’un
échauffement.
C’est
l’effet
calorifique
du
courant
électrique.
Si
on
augmente
davantage
l’intensité
du
courant,
le
fil
devient
incandescent
:
en
partant
d’un
rouge
foncé
(env.
600°C),
on
passe
par
un
rouge
clair
(env.
1000
°C),
de
l’orange,
du
jaune,
puis
le
fil
brille
pratiquement
en
blanc
(>1500
°C).
Finalement,
la
température
du
fil
devient
tellement
élevée
qu’il
fond
et
se
déchire.
Ceci
est
mis
à
profit
dans
les
fusibles
(Schmelzsicherungen).
Un
fusible
contient
un
fil
très
mince
qui
fait
partie
du
circuit
électrique
à
protéger.
Le
fil
se
déchire
si
l’intensité
du
courant
dans
le
circuit
devient
trop
importante
(p.ex.
lors
d’un
court‐circuit),
protégeant
ainsi
les
autres
composantes
du
circuit
et
évitant
le
risque
de
surchauffe
(feu
!).
Cependant,
l’effet
calorifique
est
aussi
mis
à
profit
dans
tous
les
appareils
de
chauffage
électrique,
comme
le
fer
à
repasser,
le
grille‐pain,
le
chauffe‐eau,
les
chauffages
électriques,
le
sèche‐cheveux…
En
regardant
p.ex.
à
l’intérieur
d’un
grille
pain
en
état
de
marche,
on
peut
facilement
voir
les
fils
incandescents
(température
:
environ
850°C),
traversés
par
un
courant
intense
!
Pour
fabriquer
de
tels
fils
de
chauffage,
on
n’utilise
pas
de
métaux
purs,
mais
des
alliages.
Ainsi
le
chrome‐nickel,
un
alliage
obtenu
en
incorporant
par
fusion
du
chrome
et
du
nickel
dans
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
5
du
fer,
supporte
à
long
terme
des
températures
d’environ
1100
°C.
Les
fils
de
chauffage
se
présentent
souvent
sous
forme
hélicoïdale
:
des
portions
de
fil
voisines
peuvent
se
chauffer
réciproquement
et
atteindre
une
température
plus
élevée.
B.3.2
L’effet
magnétique
Expérience
d’Oersted:
Posons
une
aiguille
aimantée
en‐dessous
d’un
fil
électrique
par
lequel
nous
faisons
circuler
un
courant
électrique.
On
constate
que
l’aiguille
dévie
dès
qu’un
courant
assez
intense
traverse
le
fil.
Le
fil
qui
est
traversé
par
le
courant
électrique
est
donc
siège
d’un
champ
magnétique
:
c’est
l’effet
magnétique
du
courant
électrique.
Les
effets
magnétiques
autour
d’un
fil
parcouru
par
un
courant
faible
restent
normalement
inaperçus
dans
la
vie
quotidienne
parce
que
les
forces
magnétiques
créées
sont
trop
faibles
(il
faut
une
aiguille
magnétique
très
légère
pour
observer
l’effet).
On
peut
amplifier
l’effet
magnétique
en
enroulant
le
fil
en
spires
(Wicklungen).
Les
effets
magnétiques
de
chaque
spire
s’accumulent
ce
qui
conduit
à
un
champ
magnétique
plus
intense.
L’ensemble
des
spires
enroulées
constitue
ce
qu’on
appelle
une
bobine,
encore
appelée
électroaimant
.
On
obtient
des
électroaimants
puissants
si
on
enroule
un
grand
nombre
de
spires,
et
si
on
ajoute
à
l’intérieur
un
noyau
de
fer.
De
cette
façon,
on
peut
construire
des
électroaimants
très
puissants
qui
sont
capables
de
soulever
des
objets
d’une
masse
de
plusieurs
tonnes
(électroaimants
de
levage).
Des
électroaimants
beaucoup
plus
faibles
sont
utilisés
dans
de
nombreux
objets
de
la
vie
quotidienne,
comme
dans
les
haut‐parleurs,
les
relais,
les
coupe‐circuits
automatiques
(automatische
Sicherungen),
…
Une
application
intéressante
est
la
sonnette
électrique.
Son
fonctionnement
repose
sur
le
principe
de
l’auto‐
coupure
:
au
début,
un
courant
circule
à
travers
les
électroaimants.
Ceux‐ci
attirent
le
marteau
qui
heurte
alors
le
timbre.
Or,
si
le
marteau
est
en
bas,
la
lame
de
ressort
n’a
plus
contact
avec
la
vis
de
réglage
:
le
circuit
électrique
est
interrompu
et
le
marteau
n’est
plus
attiré.
Il
remonte,
grâce
au
ressort,
jusqu’à
ce
que
ce
dernier
touche
de
nouveau
la
vis
de
réglage.
Ainsi,
le
circuit
électrique
est
de
nouveau
fermé
et
le
jeu
recommence.
B.3.3
Autres
effets
du
courant
électrique
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
6
Effet
lumineux
Nous
avons
vu
précédemment
qu’un
fil
parcouru
par
un
courant
électrique
assez
intense
conduit
à
l’incandescence
du
fil.
Ceci
est
mis
à
profit
dans
les
ampoules
électriques
traditionnelles
:
à
l’intérieur
du
bulbe
en
verre
se
trouve
un
fil
enroulé
en
forme
de
spires.
Autour
de
ce
fil
règne
un
vide
(sinon
le
fil
brûlerait
trop
rapidement).
Cet
exemple
montre
que
le
courant
électrique
peut
aussi
donner
lieu
à
un
effet
lumineux.
Dans
les
tubes
luminescents
(tubes
néon),
un
gaz
est
parcouru
par
un
courant
électrique,
ce
qui
donne
également
lieu
à
un
effet
lumineux.
Effet
chimique
Les
accumulateurs
sont
des
piles
rechargeables.
Lors
de
la
recharge,
de
l’énergie
électrique
est
transformée
en
énergie
chimique.
C’est
l’effet
chimique
du
courant
électrique.
Expérience
:
Dans
un
bain
de
sulfate
de
cuivre,
on
introduit
une
électrode
en
carbone
et
une
électrode
en
cuivre.
On
relie
la
plaque
de
cuivre
au
pôle
positif,
l’électrode
en
carbone
au
pôle
négatif
d’un
générateur.
Après
peu
de
temps,
on
constate
que
l’électrode
de
carbone
s’est
recouverte
d’une
fine
couche
de
cuivre,
et
des
bulles
de
gaz
montent
de
la
plaque
de
cuivre
:
Le
courant
électrique
a
provoqué
des
réactions
chimiques.
Ceci
est
mis
à
profit
dans
la
production
de
cuivre
très
purifié
:
seulement
le
cuivre
purifié
est
un
très
bon
conducteur
du
courant
électrique.
B4.
Charges
électriques
B4.1
Electrisation
par
frottement
Expérience
Frottons
un
bâton
d’ébonite
avec
un
morceau
de
peau
de
chat.
Approchons‐le
de
petits
bouts
de
papier.
On
observe
que
les
bouts
de
papier
sont
attirés
par
le
bâton
frotté.
De
même,
on
approchant
le
bâton
d’ébonite
frotté
d’un
filet
d’eau
s’écoulant
du
robinet,
on
constate
que
le
jet
d’eau
est
attiré
et
s’écarte
de
la
verticale.
Conclusion
:
Certains
corps
acquièrent
la
propriété
d’attirer
des
corps
légers.
On
dit
que
ces
corps
se
sont
électrisés
par
frottement
ou
encore
que
le
frottement
a
fait
apparaître
des
charges
électriques
sur
ces
corps.
B4.1
Les
deux
espèces
d’électricité
/
charges
électriques
Expérience
‐
Approchons
d’un
bâton
d’ébonite
frotté
un
autre
bâton
d’ébonite
frotté.
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
7
‐
Approchons
d’un
bâton
de
verre
frotté
avec
du
drap
un
autre
bâton
de
verre
frotté
avec
du
drap.
‐
Approchons
ensuite
d’un
bâton
de
verre
frotté
un
bâton
d’ébonite
frotté
(ou
inversement)
On
constate
:
‐
deux
bâtons
d’ébonite
resp.
deux
bâtons
de
verre
se
repoussent.
‐
un
bâton
d’ébonite
attire
un
bâton
de
verre
(et
inversement)
L’ensemble
des
objets
électrisés
peut
être
partagé
en
deux
catégories,
selon
qu’ils
attirent
ou
repoussent
un
corps
préalablement
choisi.
Deux
corps
de
même
catégorie
se
repoussent
et
un
corps
d’une
catégorie
attire
un
corps
de
l’autre
catégorie.
Il
existe
donc
deux
espèces
d’électrisations.
Par
convention,
une
baguette
de
verre
électrisée
par
frottement,
ainsi
que
tous
les
corps
de
cette
catégorie,
sont
réputés
porter
des
charges
positives
;
ceux
de
l’autre
catégorie
des
charges
négatives.
B4.2
Un
modèle
de
l’atome
Pour
comprendre
l’apparition
de
charges
sur
certains
corps,
il
est
nécessaire
d’analyser
de
plus
près
un
modèle
de
l’atome.
Selon
un
modèle,
un
atome
est
formé
d’un
noyau
entouré
d’électrons.
Le
noyau
:
Presque
toute
la
matière
(masse)
de
l’atome
est
concentrée
dans
le
noyau
;
son
diamètre
est
environ
cent
mille
fois
plus
petit
que
celui
de
l’atome.
Il
a
une
masse
volumique
très
élevée.
Le
noyau
est
formé
principalement
de
deux
sortes
de
particules
:
les
protons
et
les
neutrons.
Les
protons
sont
porteurs
d’une
charge
électrique
positive.
Les
neutrons
n’ont
aucune
charge
électrique,
ils
sont
électriquement
neutres.
Les
électrons
:
Ce
sont
des
particules
beaucoup
plus
petites
que
le
noyau.
La
masse
de
l’électron
est
environ
deux
mille
fois
plus
petite
que
celle
du
proton.
Les
électrons
sont
animés
d’un
mouvement
autour
du
noyau.
Dans
l’atome,
entre
le
noyau
et
les
électrons,
il
n’y
a
rien
(vide).
Les
électrons
sont
porteurs
d’une
charge
électrique
négative.
Le
symbole
de
l’électron
est
e‐.
La
charge
électrique
du
proton
est
exactement
opposée
à
celle
de
l’électron
!
La
charge
du
proton
est
appelée
charge
élémentaire
et
notée
e.
Charge
de
l’électron
:
‐e
Charge
du
proton
:
e
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
8
Un
atome
dans
son
état
normal
possède
autant
de
protons
que
d’électrons.
Sa
charge
globale
est
donc
nulle.
On
dit
que
l’atome
est
électriquement
neutre.
B4.3
Interprétation
de
l’électrisation
Avant
le
frottement,
bâton
d’ébonite
et
peau
de
chat
sont
électriquement
neutres.
En
les
frottant,
on
agit
sur
les
atomes
situés
à
la
surface
du
bâton
et
de
la
peau
de
chat.
Le
bâton
d’ébonite
arrache
des
électrons
aux
atomes
constituant
la
peau
de
chat
;
il
possède
alors
un
excès
d’électrons
:
il
est
chargé
négativement.
La
peau
de
chat
présente
un
manque
d’électrons
:
elle
est
chargée
positivement.
En
frottant
un
bâton
de
verre
contre
un
morceau
de
drap,
c’est
l’inverse
:
le
drap
arrache
des
électrons
au
bâton
de
verre.
Le
verre
se
charge
ainsi
positivement,
le
drap
acquiert
une
charge
négative.
Le
transfert
d’électrons
ne
peut
se
passer
que
dans
un
sens
(i.e.
peau
de
chat
→
ébonite),
et
non
inversement.
Ceci
est
dû
au
fait
que
dans
certains
atomes,
les
électrons
sont
fortement
liés
au
noyau
atomique
(ces
atomes
se
chargent
plutôt
positivement).
Dans
d’autres,
les
électrons
ne
sont
pat
fortement
liés
au
noyau
(ils
se
chargent
plutôt
négativement).
Pour
résumer,
on
peut
donc
dire
que
:
Un
corps
chargé
négativement
a
un
excès
d’électrons.
Un
corps
chargé
positivement
a
un
défaut
d’électrons.
Pour
agir
sur
la
charge
d’un
corps,
on
ne
peut
que
lui
ajouter
ou
lui
enlever
des
électrons.
On
ne
peut
pas
transférer
des
protons
(autrement
dit
:
les
protons
restent
toujours
immobiles).
B4.4
L’électroscope
L’électroscope
est
un
appareil
détecteur
de
charges
électriques.
Il
est
formé
essentiellement
de
deux
parties
métalliques
séparées
par
un
bouchon
isolant
en
matière
plastique.
La
première
partie
métallique
est
un
boîtier
qui
comporte
deux
fenêtres.
À
l’intérieur
de
la
boîte
est
disposé,
porté
par
le
bouchon,
une
tige
fixe
T
et
une
fine
aiguille
t
mobile
autour
d’un
axe
horizontal.
À
l’extérieur
du
boîtier,
la
tige
fixe
est
terminée
par
un
plateau.
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
9
En
touchant
le
plateau
avec
un
bâton
d’ébonite
chargé
négativement
par
frottement,
on
observe
que
l’aiguille
mobile
t
s’écarte
de
la
tige
fixe
T
et
reste
écartée
même
si
l’on
retire
le
bâton
d’ébonite.
Nous
expliquons
ce
phénomène
ainsi
:
les
charges
électriques
négatives
(les
électrons)
déposées
sur
le
plateau
se
répartissent
sur
tout
l’équipage
conducteur
(plateau,
tige
fixe
et
aiguille
mobile),
comme
ils
se
repoussent
mutuellement.
La
tige
fixe
et
l’aiguille
mobile
se
chargent
donc
tous
le
deux
négativement
:
ils
se
repoussent
ce
qui
résulte
en
une
déviation
de
l’aiguille.
L’écart
angulaire
est
d’autant
plus
grand
que
la
quantité
de
charges
déposée
sur
le
plateau
est
importante.
Ceci
explique
aussi
qu’en
frottant
des
cheveux
secs
par
un
peigne,
on
observe
souvent
que
les
cheveux
s’écartent
mutuellement.
Ils
sont
chargés
de
la
même
façon
et
se
repoussent.
Expérience
:
On
peut
simuler
ce
phénomène
en
touchant
à
la
main
une
boule
métallique
que
l’on
charge
fortement
positivement.
Les
électrons
du
corps
(et
donc
aussi
des
cheveux)
vont
migrer
sur
la
boule
chargée
:
le
corps
(et
les
cheveux)
se
charge
positivement
:
les
cheveux
s’écartent.
B5.
Courant
électrique
et
intensité
B5.1
La
nature
du
courant
électrique
Expérience
Le
circuit
de
la
figure
suivante
n’est
pas
fermé.
On
met
alors
en
contact
une
boule
métallique
(portée
par
une
tige
isolante),
successivement
avec
les
bornes
A
et
B.
On
observe
qu’à
chaque
contact,
la
lampe
à
lueur
en
contact
s’allume
brièvement.
Interprétation
:
on
amenant
la
boule
en
contact
avec
A,
elle
capte
des
électrons
(provenant
du
pôle
négatif
du
générateur).
En
contactant
alors
la
borne
B,
la
boule
cède
ces
électrons
dans
l’autre
partie
du
circuit.
Ces
électrons
sont
ensuite
retirés
du
circuit
à
travers
la
borne
positive
du
générateur.
A
chaque
contact,
un
courant
circule
(effet
lumineux
dans
les
lampes
à
lueur).
Lorsqu’on
relie
les
bornes
A
et
B
par
un
fil
métallique,
les
deux
lampes
restent
allumées
en
permanence.
Conclusion
:
Dans
les
fils
métalliques
d’un
circuit
électrique
fermé
circulent
des
porteurs
de
charge,
les
électrons.
Ces
électrons
libres
portent
des
charges
négatives
qu’ils
transportent
du
pôle
négatif
de
l’alimentation
vers
le
pôle
positif.
Ce
mouvement
des
porteurs
de
charge
constitue
le
courant
électrique.
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
10
Remarque
:
La
vitesse
de
translation
des
électrons
libres
dans
un
circuit
électrique
est
très
faible.
En
général,
un
électron
libre
n’avance
que
d’une
fraction
de
millimètre
par
seconde.
Voici
un
exemple
:
suppose
que
les
fils
d’un
circuit
comprenant
une
pile
et
une
lampe
à
incandescence
ont
une
longueur
totale
de
60
cm.
Un
électron
met
alors
plus
de
10
minutes
pour
partir
de
la
lampe,
traverser
la
pile
et
revenir
vers
la
lampe.
Malgré
cela,
l’ampoule
s’allume
dès
l’instant
où
l’on
ferme
le
circuit
;
en
effet,
tous
les
électrons
libres
dans
le
circuit
se
mettent
simultanément
en
mouvement,
comme
ils
se
repoussent
mutuellement.
B5.2
Intensité
du
courant
électrique
Lorsque
le
nombre
de
porteurs
de
charge
(d’électrons)
qui
traversent
une
section
(Querschnitt)
d’un
conducteur
en
une
seconde
est
élevé,
on
dit
que
le
courant
est
intense.
En
revanche,
lorsque
pendant
le
même
temps
moins
de
porteurs
de
charge
circulent
à
travers
cette
section,
le
courant
est
plus
faible.
Plus
la
charge
électrique
(et
donc
le
nombre
d’électrons)
transportée
par
seconde
à
travers
une
section
d’un
conducteur
est
grande,
plus
le
courant
est
intense.
Définition
:
L’intensité
du
courant
est
la
charge
transportée
par
seconde
à
travers
une
section
d’un
conducteur.
Symbole
pour
l’intensité
du
courant
I.
Unité
SI
:
Ampère
(A)
L’unité
«
ampère
»
a
été
choisie
en
l’honneur
du
physicien
français
André
Marie
Ampère
(1775‐1836).
Plus
la
section
d’un
fil
(de
cuivre
p.ex.)
de
1
cm
de
longueur
est
grande,
plus
il
renferme
d’électrons
libres.
Pour
que
les
courants
électriques
à
travers
deux
fils
de
cuivre
de
sections
différentes
aient
la
même
intensité,
il
faut
que
les
électrons
se
déplacent
à
des
vitesses
différentes
:
dans
le
fil
plus
mince,
les
électrons
sont
plus
rapides
que
dans
un
fil
plus
gros
:
Quelques
intensités
de
courant
:
montre
à
quartz
ampoule
d’éclairage
100
W
réfrigérateur
grille‐pain
radiateur
électrique
machine
à
laver
démarreur
de
voiture
locomotive
(démarrage)
éclair
0,001
mA
0,43
A
0,5
A
1,8
A
9
A
jusqu’à
16
A
env.
100
A
env.
200
A
env.
300.000
A
B5.3
Relation
entre
courant
et
charge
:
Le
symbole
utilisé
pour
la
charge
électrique
est
Q.
L’unité
SI
de
la
charge
électrique
est
le
Coulomb
(C).
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
11
La
charge
élémentaire
e
a
la
valeur
e=1,6·10‐19
C.
La
charge
de
l’électron
vaut
donc
:
Qe‐
=
‐e
=
‐1,6·10‐19
C.
Pour
avoir
une
charge
de
1
C,
il
faut
donc
avoir
électrons
(soit
6,25
milliards
de
milliards
d’électrons).
Comme
l’intensité
du
courant
est
définie
comme
étant
la
charge
traversant
une
section
par
seconde,
on
peut
écrire
:
On
a
donc
:
:
lorsqu’un
courant
a
une
intensité
de
1
A,
cela
veut
dire
qu’une
section
donnée
d’un
conducteur
(d’un
fil
p.ex.)
est
traversée
par
6,25·1018
électrons
!!!
Et
il
faut
savoir
que
des
courants
électriques
peuvent
atteindre
des
intensités
encore
bien
plus
élevées
!
Remarque
:
autre
unité
pour
la
charge
électrique
:
⇔
Q=I⋅t
Si
I=1A
et
t=1h,
Q=1A⋅1h=1Ah
(«ampère‐heure»)
Conversion
:
1A=1
C/s,
1h=3600
s,
donc
:
Q
=
1Ah
=
1
C/s
⋅
3600
s
=
3600
C
De
même,
1
mAh=3,6
C.
Ces
unités
sont
souvent
utilisées
pour
indiquer
la
charge
maximale
(capacité)
d’accumulateurs.
B5.4
Mesure
de
l’intensité
du
courant
électrique
Pour
mesurer
l’intensité
du
courant
électrique,
on
utilise
p.ex.
un
instrument
à
cadre
mobile
(l’aiguille
est
déviée
par
l’effet
magnétique
du
courant
électrique).
Un
tel
instrument
de
mesure
pour
l’intensité
du
courant
électrique
est
l’ampèremètre
représenté
par
un
cercle
renfermant
la
lettre
A.
Au
lieu
d’un
ampèremètre,
on
utilise
souvent
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
12
Exercices
1. On
veut
construire
un
circuit
électrique
dans
lequel
un
moteur
électrique
qui
ne
marche
que
si
deux
interrupteurs
sont
fermés.
Une
lampe
verte
brille
toujours
(elle
indique
que
la
tension
aux
bornes
de
la
source
de
courant
est
présente).
Une
lampe
rouge
s’allume
si
le
moteur
est
mis
en
marche.
Tracer
le
schéma
de
ce
circuit
électrique.
2. La
sonnette
d’un
appartement
est
commandée
par
deux
interrupteurs
poussoirs
:
l’un
fixé
près
de
la
porte
de
la
maison,
l’autre
fixé
près
de
la
porte
d’appartement.
Fais
un
schéma
de
montage
et
explique
le
fonctionnement
du
circuit.
3. A
quels
endroits
marqués
des
deux
circuits
(fig.
8
et
9)
peut‐on
introduire
l’interrupteur
pour
allumer
ou
éteindre
les
deux
lampes
simultanément
?
Justifie
ta
réponse.
4. L’installation
d’éclairage
d’une
bicyclette
comprend
la
dynamo,
le
phare
et
le
feu
arrière.
Trace
le
schéma
de
montage.
Quelle
est
la
fonction
du
cadre
du
vélo
?
5. Parmi
les
huit
affirmations
suivantes,
trouve
celles
qui
sont
valables
uniquement
pour
les
aimants
permanents,
uniquement
pour
les
électroaimants,
pour
les
deux
espèces
d’aimants.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
ils
sont
formés
d’une
bobine
et
d’un
noyau
de
ferme
on
peut
les
mettre
hors
circuit
ils
ont
un
pôle
nord
et
un
pôle
sud
ils
attirent
des
objets
en
fer,
en
cobalt
et
en
nickel
ils
agissent
à
travers
le
bois
et
beaucoup
d’autres
matériaux
on
ne
peut
pas
tout
simplement
inverser
leurs
pôles
l’effet
magnétique
est
maximal
à
leurs
extrémités
les
pôles
identiques
se
repoussent
5.
Quels
sont
les
effets
électriques
mis
à
profit
dans
les
appareils
suivants
:
machine
à
laver
;
recharge
d’un
accumulateur
;
tube
au
néon
;
soudage
;
enceintes
HIFI
;
sèche‐cheveux
6. Deux
boules
de
Noël
sont
suspendues,
l’une
à
côté
de
l’autre.
On
touche
l’une
avec
un
bâton
d’ébonite
frotté,
l’autre
avec
une
peau
de
chat
frottée.
Quelles
sont
les
charges
portées
finalement
par
chaque
boule.
Y
a‐t‐il
une
interaction
entre
les
2
sphères
chargées
?
Laquelle
?
7. Quelle
est
la
répartition
des
charges
dans
le
conducteur
de
la
figure
?
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
13
8. La
figure
montre
comment
on
peut
charger
un
électroscope.
L’électroscope
porte‐t‐il
finalement
une
charge
positive
ou
négative
?
Justifie
ta
réponse.
9. Lorsqu’on
approche
un
bâton
d’ébonite
d’un
filet
d’eau,
ce
dernier
s’écarte
de
la
verticale.
Expliquer
ce
phénomène.
10. En
descendant
d’une
voiture,
on
reçoit
souvent
un
petit
«
choc
»
électrique.
Expliquer
ce
phénomène.
Pourquoi
ceci
a
lieu
surtout
en
été
?
11. Convertir
resp.
en
mA
et
A
:
0,85
A
;
0,0002
A
;
0,5
A
;
43
mA
12. Une
charge
de
5680
µC
passe
par
une
section
donnée
d’un
circuit
électrique
en
0,03
s.
Quelle
est
l’intensité
du
courant
qui
circule
dans
le
circuit.
Combien
d’électrons
passent
par
une
autre
section
du
circuit
en
1
minute
?
13. Une
pile
a
une
capacité
de
1800
mAh.
a)
Pendant
combien
de
minutes
cette
pile
peut‐elle
alimenter
un
moteur
électrique
débitant
une
intensité
de
675
mA
?
b)
On
recharge
la
pile
avec
un
courant
d’intensité
280
mA.
Quelle
sera
la
durée
de
charge
?
14. Une
machine
à
laver
est
branchée
au
secteur
(230
V).
L’intensité
qui
la
traverse
vaut
19
A.
Calculer
sa
puissance
électrique.
15. La
puissance
d’une
plaque
de
cuisinière
électrique
est
de
1000
W.
Explique
!
Quelle
est
l’énergie
transformée
dans
cette
plaque
chauffante
en
20
minutes
?
Exprime
le
résultat
en
kJ
et
en
kWh.
16. Une
ampoule
électrique
domestique
de
25
W
a
environ
le
même
éclat
que
le
feu
stop
d’une
voiture
(21
W).
La
tension
d’alimentation
est
de
230
V
pour
la
lampe
domestique
et
de
12
V
pour
le
feu
stop.
Calcule
l’intensité
du
courant
à
travers
chaque
lampe.
17. Une
lampe
à
incandescence
domestique
de
75
W
est
traversée
par
un
courant
de
330
mA
lorsqu’elle
est
branchée
sur
une
prise
de
230
V.
L’intensité
qui
correspond
à
10
V
est
de
75
mA.
Calcule
la
résistance
du
filament
pour
ces
deux
tensions.
18. Le
tableau
de
mesure
suivant
donne
des
couples
tension‐intensité
relevés
pour
trois
fils
conducteurs
différentes.
Utilise
ces
valeurs
mesurées
pour
calculer
la
résistance
de
chaque
fil
U
(V)
fil
1
3,0
fil
2
5,0
fil
3
6,0
Physique
3ème
ADEG
(Y.Reiser
/
LN)
Électricité
14
I
(A)
1,20
0,20
0,27
19. Un
conducteur
ohmique
a
une
résistance
R=330
Ω
;
il
est
parcouru
par
un
courant
d’intensité
I=72mA.
Calculer
la
tension
U
qui
existe
entre
ses
bornes.
20.
La
caractéristique
d’un
conducteur
ohmique
est
représentée
sur
la
figure
ci‐dessous.
Calculer
sa
résistance
R.