Physique-Chimie · seconde

Chapitre 9 — Signaux électriques

L'essentiel en 30 secondes

Un circuit électrique est constitué d'un générateur, de dipôles et de fils conducteurs formant une boucle fermée. La tension $U$ (en $V)$ est la différence de potentiel entre deux points. L'intensité $I$ (en $A)$ mesure le débit de charges. La loi d'Ohm relie tension et intensité pour un conducteur ohmique : $U = R \times I$ . Les lois d'additivité dépendent du type de circuit (série ou dérivation).

Notions clés

Tension électrique U: Différence de potentiel entre deux points d'un circuit. Unité : volt (V). Se mesure avec un voltmètre en DÉRIVATION.
Intensité du courant I: Débit de charges électriques traversant une section du circuit. Unité : ampère (A). Se mesure avec un ampèremètre en SÉRIE.
Résistance R: Capacité d'un dipôle $à$ s'opposer au passage du courant. Unité : ohm $(\Omega )$ .
Conducteur ohmique (résistor): Dipôle pour lequel $U = R \times I$ (caractéristique linéaire passant par l'origine).
Circuit en série: Les dipôles sont branchés les uns à la suite des autres (une seule boucle).
Circuit en dérivation: Les dipôles sont branchés entre les mêmes nœuds (plusieurs boucles).

Formules

Loi d'Ohm

U = R \times I

Condition : $U$ en \text{V}, $R$ en $\text{\Omega }, I$ en \text{A}

Loi d'additivité des tensions (série)

U_{\text{générateur}} = U_1 + U_2 + \cdots + U_n

Condition : En série, les tensions s'ajoutent

Loi d'additivité des intensités (dérivation)

I_{\text{principal}} = I_1 + I_2 + \cdots + I_n

Condition : À un nœud, l'intensité entrante = somme des intensités sortantes (loi des nœuds)

Puissance électrique

P = U \times I

Condition : P en \text{W}, U en \text{V}, I en \text{A}

Énergie électrique

E = P \times \Delta t

Condition : E en \text{J}, P en \text{W}, \Delta t en \text{s} (ou E en \text{Wh} si \Delta t en \text{h})

A retenir

Voltmètre = en DÉRIVATION (parallèle). Ampèremètre = en SÉRIE.
La caractéristique U = f(I) d'un conducteur ohmique est une droite passant par l'origine, de pente R.
Attention $à$ la conversion : $1$ kWh $= 3,6 \times 10⁶ J$ .

Erreurs classiques

Erreur : Brancher un ampèremètre en dérivation.

Correction : L'ampèremètre a une résistance quasi nulle : en dérivation, il crée un court-circuit. Il se branche TOUJOURS en SÉRIE.

Erreur : Appliquer la loi d'additivité des tensions dans un circuit en dérivation.

Correction : En dérivation, la tension est la MÊME aux bornes de chaque branche. L'additivité des tensions, c'est en SÉRIE.

Erreur : Confondre puissance (W) et énergie (J ou kWh).

Correction : La puissance est un débit d'énergie. L'énergie $=$ puissance $\times$ durée. Ta facture EDF est en kWh (énergie), pas en $kW$ .

Astuce méthode

Pour résoudre un circuit : $1)$ Identifie série ou dérivation. $2)$ Applique la bonne loi (additivité des tensions en série, des intensités en dérivation). $3)$ Utilise $U = R \times I$ pour trouver la grandeur manquante.