Circuits électriques : tension et intensité
Circuit électrique, générateur et récepteurs, circuits en série et en dérivation, mesure de l'intensité (ampèremètre) et de la tension (voltmètre), lois des tensions et des intensités, dangers du courant et protections.
1. Le circuit électrique
Définition
Un circuit comporte un générateur (pile, batterie, prise), des récepteurs (lampe, moteur, résistance) et des fils, formant une boucle fermée. Un interrupteur ouvert coupe le courant. En série, les dipôles forment une seule boucle ; en dérivation, ils sont sur des branches différentes.
2. Intensité et tension
Propriété · Mesures
L'intensité $I$ du courant se mesure en ampères (A) avec un ampèremètre branché en série. La tension $U$ se mesure en volts (V) avec un voltmètre branché en dérivation aux bornes du dipôle.
Propriété · Lois
Série : l'intensité est la même partout ; la tension du générateur se partage entre les récepteurs ($U = U_1 + U_2$). Dérivation : les tensions sont égales ; l'intensité principale est la somme des intensités des branches ($I = I_1 + I_2$). À la maison, les appareils sont branchés en dérivation : chacun reçoit $230$ V.
Expérience · Lampes en série et en dérivation
3. Sécurité électrique
Attention · Dangers et protections
Le courant qui traverse le corps est dangereux dès quelques milliampères ($30$ mA peuvent bloquer la respiration). Protections : fusible et disjoncteur (surintensités), disjoncteur différentiel $30$ mA (protection des personnes), prise de terre. Toujours couper le courant avant d'intervenir.
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Exercices corrigés
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Unités
★☆☆Unités de l'intensité et de la tension ?
Branchements
★☆☆Comment brancher un ampèremètre ? un voltmètre ?
Circuit fermé
★☆☆Pourquoi la lampe s'éteint-elle quand on ouvre l'interrupteur ?
Série : intensité
★☆☆Dans un circuit série, l'ampèremètre indique $0{,}3$ A près de la pile. Intensité dans la lampe ?
Série : tensions
★★☆Un générateur de $12$ V alimente deux lampes identiques en série. Tension aux bornes de chacune ?
Dérivation : tensions
★☆☆Deux lampes en dérivation sur un générateur de $6$ V. Tension aux bornes de chacune ?
Dérivation : intensités
★★☆Branche 1 : $0{,}2$ A ; branche 2 : $0{,}35$ A. Intensité principale ?
Lampe dévissée
★★☆Dans l'expérience, pourquoi l'autre lampe reste-t-elle allumée en dérivation ?
Guirlande
★★☆Sur une vieille guirlande, une ampoule grillée éteint toute la guirlande. Comment sont montées les ampoules ?
Installation domestique
★☆☆Comment sont branchés les appareils d'une maison ? Pourquoi ?
Loi des tensions
★★☆En série, $U_\text{pile} = 9$ V et $U_\text{lampe} = 6$ V. Tension aux bornes du moteur ?
Calibre
★★☆On veut mesurer environ $150$ mA. Calibres disponibles : $20$ mA, $200$ mA, $10$ A. Lequel choisir ?
Conversion
★☆☆Convertir $350$ mA en A et $0{,}05$ A en mA.
Différentiel
★★☆À quoi sert le disjoncteur différentiel $30$ mA ?
Fusible
★☆☆Que se passe-t-il quand un fusible « saute » ?
Avant d'intervenir
★☆☆Quelle est la première règle avant de changer une prise ?
Fil de terre
★☆☆De quelle couleur est le fil de terre ?
Mains mouillées
★★☆Pourquoi ne faut-il pas toucher un appareil électrique les mains mouillées ?
Schéma
★★☆Dans le schéma du cours, quel appareil mesure la tension de la lampe ?
Vrai ou faux
★★☆a) En série, l'intensité est la même partout. b) En dérivation, les tensions s'additionnent. c) Un voltmètre se branche en série.
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