Lois : intensité et tension

Intensité et lois

Intensité et lois

 

I. Intensité du courant électrique

 

L’intensité traduit la circulation (plus ou moins intense) du courant électrique. Elle se mesure en ampères (A) ou en mA. Pour rappel, 1 mA équivaut à 0,001 A. Pour les conversions, on peut s’aider d’un tableau de conversion. Pour les milli, il faut trois zéros au total. Si on décale la virgule de trois rangs vers la droite, on a bien 1 mA.

L’intensité du courant se note I. Le I est pour intensité du courant électrique. Elle se mesure avec un ampèremètre. On peut aussi utiliser un multimètre, il mesure plusieurs choses et si on veut mesurer l’intensité, il est utilisé en ampèremètre. Il est branché en série avec les autres dipôles. Il a deux bornes.

On choisit une borne d’entrée qui est soit 10 A soit mA. Quand on fait une mesure on commence par choisir 10 A, et éventuellement on diminue le calibre. Pour la borne de sortie c’est toujours COM.

Pour le calibre, on choisit toujours le calibre de 10 A. Il faut que l’intensité soit inférieure à la valeur du calibre sinon on risque d’endommager l’appareil. Il faut aussi choisir le calibre le plus petit possible (car le plus précis). Il faut ces deux conditions à la fois.

 

Exemple 1

On a l’intensité du courant qui est égale à I = 100 mA. Les calibres possibles sur l’ampèremètre sont 10 A, 200 mA, 20 mA et 2 mA. On se demande quel calibre choisir.

Il faut que le calibre soit supérieur à 100 mA donc les seules possibilités sont 10 A et 200 mA. On choisit parmi ces deux calibres le plus petit possible : 200 mA. C’est la bonne réponse.

 

Exemple 2

On choisit un calibre de 200 mA. L’ampèremètre indique 9,2. Est-ce le meilleur calibre pour la mesure la plus précise ?

On peut choisir un meilleur calibre car 200 mA est une valeur nettement supérieure à 9,2. Avec les choix de calibre ci-dessus, on peut choisir le calibre 20 mA qui est proche de 9,2. On ne peut pas choisir le calibre 2 mA qui est trop petit.

 

Quelques conversions

En physique, il faut savoir convertir et faire des conversions entre A en mA.

 

A

 

 

mA

0,

1

2

5

6,

4

 

 

0,

0

3

9

 

 

4

8

 

0,125 A est égal à 125 mA.

6,4 A est égal à 6 400 mA

0,039 A est égal à 39 mA.

 

Pour passer d’ampère à milliampère, il faut toujours décaler de trois cases la virgule.

Pour passer des milliampères aux ampères, on doit rajouter des zéros vers la gauche. 48 mA équivaut à 0,048 A.

 

II. Lois sur l’intensité

 

A. Circuit en série

On réalise l’expérience suivante :

 

 

On a un ampèremètre qui est en série dans un circuit. On le place soit entre les deux lampes, soit proche de la borne « + » avant la première lampe, soit proche de la borne « – » après la deuxième lampe. On constate que l’intensité est la même en tout point du circuit. L’ampèremètre donne la même valeur quelque soit la situation. Le courant circule avec la même intensité dans tous les dipôles. C’est ce qu’on appelle l’unicité de l’intensité, elle est la même dans tous les dipôles.

 

B. Circuit en dérivation

On a un circuit en dérivation avec deux lampes en dérivation l’une par rapport à l’autre.

 

 

En orange, on a représenté les nœuds. Un nœud est un point de contact entre trois dipôles. Par exemple, à gauche, on a bien le contact entre l’ampèremètre, la lampe et une autre lampe.

Les mesures disent que l’intensité de la branche principale $I_p$ est égale à la somme des intensités des branches dérivées $I_{L1}$ pour la lampe 1 et $I_{L2}$ pour la lampe 2. $I_p = I_{L1} + I_{L2}$. 

L’intensité de la branche principale se partage entre les branches dérivées. C’est ce qu’on appelle la loi d’additivité des intensités.

Tension et lois

Tension et lois

 

I. Qu’est-ce qu’une tension ?

 

Une tension est à l’origine de la création d’un courant électrique. Elle indique un stockage de l’électricité. Son unité est le volt noté V et son symbole est le U.

Exemples : pour une pile on a souvent des tensions de l’ordre de 4,5 V (de quelques volts) et pour une prise électrique, en France, elles sont toutes à 230 V.

On peut avoir une tension sans courant, c’est le cas d’une pile, ou d’un générateur, qui ne sont pas branchés à des dipôles, qui ne sont pas dans un circuit. Dans ce cas-là, la pile ou le générateur ont bien une tension, mais ne délivrent pas de courant. On peut aussi avoir l’inverse, c’est-à-dire, un courant sans tension électrique. C’est le cas du fil. Le fil laisse passer le courant électrique mais n’a pas de tension à ses bornes.

L’appareil de mesure pour la tension c’est le voltmètre. On utilise souvent des multimètres comme pour mesurer l’intensité. Les bornes du voltmètre sont V et COM : V pour l’entrée et COM pour la sortie.

Le calibre est à déterminer en fonction de la tension que l’on doit mesurer. La règle quand on utilise un calibre c’est de toujours utiliser le calibre le plus grand, le plus large, pour ensuite réduire si la tension est vraiment de plus petit calibre. Le branchement pour le voltmètre se fait en dérivation par rapport à l’appareil pour lequel on veut connaître la tension.

 

 

Dans l’exemple ci-dessus, on a une pile avec une lampe et on souhaite mesurer la tension de la lampe. On branche alors en dérivation le voltmètre aux bornes de la lampe.

 

II. Lois pour la tension

 

A. Circuit en série

 

 

On a une pile avec deux lampes $L_1$ et $L_2$. On branche un voltmètre en dérivation par rapport à $L_1$ et un voltmètre en dérivation par rapport à $L_2$. On remarque que la tension de la pile est égale à la somme des tensions des dipôles dans un circuit en série. Donc $U_{pile} = U_{L1} + U_{L2}$. C’est ce qu’on appelle l’additivité des tensions. C’est une loi valable pour les circuits en série.

 

B. Circuit en dérivation

 

 

On réalise ce montage avec une pile, deux lampes $L_1$ et $L_2$. On mesure leur tension respective avec un voltmètre branché en dérivation par rapport aux lampes et on constate que la tension de la pile est égale à celle aux bornes de la lampe $L_1$, de même pour la lampe $L_2$. C’est ce qu’on appelle l’unicité des tensions. Donc $U_{pile} = U_{LL_1} = U_{L_2}$, dans un circuit en dérivation.

Lois sur l'intensité, lois sur la tension : applications