Tension et intensité électriques
Mesurer une tension et une intensité, et connaître leurs lois en série et en dérivation.
1. L'intensité du courant
Définition · Intensité
L'intensité $I$ mesure le « débit » du courant électrique. Unité : l'ampère (A). Elle se mesure avec un ampèremètre branché en série.
Propriété · Lois de l'intensité
- En série, l'intensité est la même en tout point du circuit : $I = I_1 = I_2$.
- En dérivation, l'intensité dans la branche principale est égale à la somme des intensités des branches dérivées : $I = I_1 + I_2$ (loi des nœuds).
2. La tension
Définition · Tension
La tension $U$ est une différence d'état électrique entre deux points. Unité : le volt (V). Elle se mesure avec un voltmètre branché en dérivation aux bornes du dipôle.
Propriété · Lois de la tension
- En série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs : $U = U_1 + U_2$ (loi d'additivité).
- En dérivation, la tension est la même aux bornes de chaque branche : $U = U_1 = U_2$.
Attention · Branchements
Ampèremètre : en série, borne COM vers la borne $-$ du générateur. Voltmètre : en dérivation. Toujours commencer par le plus grand calibre.
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Exercices corrigés
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Loi des nœuds
★☆☆Dans un circuit en dérivation, $I = 0{,}75$ A dans la branche principale et $I_1 = 0{,}30$ A dans la première branche. Calculer $I_2$.
Additivité des tensions
★★☆Une pile de $9$ V alimente en série une lampe et un moteur. La tension aux bornes de la lampe est $3{,}5$ V. Quelle est la tension aux bornes du moteur ?
Branchement des appareils
★★☆Comment brancher un ampèremètre et un voltmètre pour mesurer l'intensité qui traverse une lampe et la tension à ses bornes ?
Unités
★☆☆Convertir : $350$ mA en A ; $0{,}08$ A en mA ; $1{,}5$ kV en V ; $4\,500$ mV en V.
Intensité en série
★☆☆Dans un circuit en série, un ampèremètre placé avant la lampe indique $0{,}2$ A. Que mesure-t-on après la lampe ? Et près du moteur, dans la même boucle ?
Loi des nœuds (2)
★★☆Trois lampes sont en dérivation, parcourues par $0{,}15$ A, $0{,}25$ A et $0{,}30$ A. Quelle intensité traverse la pile ?
Tensions en dérivation
★☆☆Une lampe et un moteur sont en dérivation aux bornes d'une pile de $4{,}5$ V. Quelle est la tension aux bornes de chacun ?
Additivité (2)
★★☆Trois lampes identiques sont en série aux bornes d'un générateur de $6$ V. Quelle est la tension aux bornes de chacune ?
Lire un circuit
★★☆Sur le schéma, l'ampèremètre A indique $0{,}9$ A et A? indique $0{,}35$ A. Que doit indiquer A? ?
Choisir le calibre
★★☆On veut mesurer une intensité d'environ $150$ mA. Les calibres disponibles sont $20$ mA, $200$ mA, $2$ A et $10$ A. Lequel choisir ? Pourquoi commencer par le plus grand ?
Branchement du voltmètre
★☆☆Un élève branche un voltmètre en série dans un circuit : la lampe s'éteint. Pourquoi ?
Tension aux bornes d'un fil
★★☆Quelle tension mesure-t-on aux bornes d'un fil de connexion ? Et aux bornes d'un interrupteur ouvert dans un circuit en série avec une pile de $9$ V ?
Tension d'une pile
★☆☆Une pile porte l'indication « $4{,}5$ V ». Que signifie ce nombre ?
Circuit mixte
★★★Une pile de $12$ V alimente une lampe L? en série avec deux lampes L? et L? en dérivation. La tension aux bornes de L? vaut $5$ V. Donner les tensions aux bornes de L? et L?.
Intensités d'un circuit mixte
★★★Dans le circuit précédent, L? est traversée par $0{,}6$ A et L? par $0{,}25$ A. Quelle intensité traverse L? ?
Prises de la maison
★★☆Quelle est la tension aux bornes de chaque appareil branché sur les prises d'une maison ? Pourquoi ?
Lecture d'un multimètre
★☆☆Un multimètre réglé sur le calibre $20$ V affiche $4{,}62$. Quelle est la tension mesurée ?
Tension négative
★★☆Un voltmètre affiche $-3{,}2$ V. Qu'est-ce que cela signifie ?
Protocole
★★☆Écrire le protocole pour vérifier la loi d'additivité des tensions dans un circuit série pile–lampe–moteur.
Unité de l'intensité
★☆☆Quel appareil mesure l'intensité ? Quelle est son unité et son symbole ?
Vrai ou faux
★★☆a) L'ampèremètre se branche en dérivation. b) En série, les tensions s'additionnent. c) En dérivation, les intensités sont toutes égales.
Vérifier
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