Les circuits électriques (Notes STE p.91 | Notes ST p.49)
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Lorsque des charges électriques sont placées dans un circuit plutôt que sur un objet seulement, elles ont la possibilité de circuler. On parle ici d’électricité dynamique
Un circuit électrique est un montage permettant le passage du courant électrique.
Dans un circuit électrique, ce sont les électrons qui y circulent. C'est grâce à l'énergie issue du mouvement des électrons que les ampoules ou autres composantes d'un circuit peuvent fonctionner.
Étant donné qu’ils ont des charges électriques de même signe, les électrons des conducteurs placés dans un circuit sont constamment « poussés » d’un atome à l’autre.
Absence de courant électrique
Présence de courant électrique
Le courant électrique est le déplacement ordonné des électrons à travers un matériau conducteur.
On sait que ce sont les électrons qui circulent dans un circuit électrique, donc ils vont de la borne négative (où ils sont en excès) vers la borne positive (où ils sont en déficit).
Toutefois, par convention, le sens du courant a été déterminé selon la direction d’une particule positive.
Par convention, on dit que le sens du courant électrique est de la borne positive à la borne négative, même si le sens réel des électrons est de la borne positive à la borne négative.
Rappels du chapitre 13 (Chap 12 pour cours ST)
Si la boucle formée par les éléments du circuit électrique en série est ouverte (par exemple : ouverture de l'interrupteur), aucun courant électrique ne peut circuler dans le circuit : on dit que le circuit est ouvert.
Si le circuit est fermé, un courant électrique peut alors circuler.
Le courant peut circuler dans un circuit électrique de deux façons.
Courant continu
Les électrons se déplacent continuellement dans une seule et même direction.
Exemple de source courant continu: Les piles
Courant alternatif
Les électrons se déplacent selon un mouvement de va-et-vient régulier.
Exemple de source courant alternatif: Alternateur d'une turbine, prise de courant
Symboles pour dessiner des circuits
Remplis le tableau suivant pour te rappeler des 4 principaux symboles utilisés dans les dessins de circuits électriques.
On représente toujours les fils de connexion par des traits horizontaux ou verticaux.
Les symboles des dipôles ne se placent jamais dans un angle du schéma, on préférera les centrer sur les côtés du rectangle!
Dessine les circuits suivants:
Un moteur fonctionne grâce à une pile. On retrouve également une résistance dans ce circuit.
2. On retrouve une ampoule, une résistance et un fusible dans un circuit alimenté par une pile.
Facteurs mesurables dans un circuit électrique
Facteurs mesurables dans un circuit électrique
L'intensité du courant (Notes STE p.94 | Notes ST p.51)
On peut mesurer le courant qui circule dans un circuit électrique. On l’appelle l’intensité (I) et on le mesure en ampères (A).
L'intensité, comme un peu comme le débit d'électrons dans le circuit électrique.
Plus le débit d'une rivière est élevée, plus il y a une grande quantité de litres d'eau qui s'écoulent par seconde en un point précis de la rivière.
Plus l'intensité est élevée, plus il y a une grande quantité d'électrons qui passe à toutes les secondes en un point précis du circuit.
On mesure la quantité de charges qui passe dans un point précis d’un fil électrique en 1 seconde.
La différence de potentiel (aussi appelé "Tension") (Notes STE p.94 | Notes ST p.52)
Une charge qui se déplace dans un circuit transporte de l’énergie électrique. Elle a donc un potentiel électrique. Les électrons qui possèdent cette quantité d’énergie sont capables d’effectuer une tâche. Ils utilisent cette énergie, par exemple, pour allumer une ampoule, faire fonctionner une scie, créer de la chaleur …
Après avoir effectué une tâche, les électrons ont-ils autant d’énergie qu’avant? Non, ils en ont dépensé une certaine quantité.
C’est pour cela qu’on doit mesurer cette quantité d’énergie à deux endroits différents dans le circuit. On appelle cette mesure la différence de potentiel.
La différence de potentiel correspond à la quantité d'énergie transférée entre deux points d'un circuit par chacune des charges qui y circulent.
Circuit parallèle vs circuit en série (Notes STE p.95 | Notes ST p.53)
Dans un circuit en série, le courant électrique doit passer dans TOUS les éléments du circuit. Il ne doit pas avoir de choix.
L’intensité du courant est la même dans toutes les composantes du circuit.
Lorsqu'une composante du circuit est défectueuse, le courant cesse de circuler dans tout le circuit.
Deux ampoules branchées en série à une pile
Deux ampoules branchées en parallèle à une pile
Dans un circuit en parallèle, le courant se retrouve devant des intersections : Il ne peut pas passer dans tous les éléments du circuit. Il a des choix.
La différence de potentiel aux bornes de chaque composante du circuit est la même que celle aux bornes de la source de courant.
Lorsqu’une composante du circuit est défectueuse, le courant continue de circuler dans les boucles qui sont intactes.
Les appareils de mesure
Dans un circuit électrique, on mesure la différence de potentiel avec un voltmètre en le branchant en PARALLÈLE.
C'est-à-dire qu'il faut brancher le voltmètre à l'entrée du courant et à la sortie du courant de la composante dont on veut mesurer la différence de potentiel.
Dans un circuit électrique, on mesure l’intensité avec un ampèremètre en le branchant en SÉRIE.
C'est-à-dire qu'il faut brancher l'ampèremètre de sorte à ce que le courant n'ait pas le choix de le traverser pour continuer son chemin à travers le circuit.
La résistance (Notes STE p.96| Notes ST p.54)
Dans un circuit électrique, certaines composantes ont comme rôle de transformer l’énergie électrique en une autre forme d’énergie « désirée ». Par exemple, dans un grille-pain, l’élément chauffant du grille-pain transforme l’énergie électrique en énergie thermique.
Au niveau des électrons, la résistance électrique est la capacité d'un matériau à s'opposer au passage des électrons.
Matériau offrant peu de résistance
Matériau offrant peu de résistance
Peu de collisions entre les électrons et les atomes
Matériau offrant de la résistance
Matériau offrant de la résistance
Plus de collisions entre les électrons et les atomes
Plus un matériau offre une grande résistance, plus les électrons vont être ralentis dans leur parcours.
Il existe 4 facteurs qui influencent la résistance des matériaux :
Nature du matériau: Un mauvais conducteur laisse passer le courant plus difficilement et aura une grande résistance.
Diamètre du fil: Plus un fil est mince, plus sa résistance sera grande.
Longueur du fil: Plus un fil est long, plus sa résistance sera grande.
Température: Plus la température est élevée, plus la résistance sera grande.
La résistance se mesure en Ohms (Ω) Par définition, un Ohm correspond à une différence de potentiel d’un volt par ampère.
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