[PDF] Le courant et la tension électrique

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Le courant et la tension électrique Définition du courant électrique Le courant électrique correspond au déplacement d'électrons " enlevés » à des atomes que lon a de ce fait chargé électriquement. On appelle ces électrons des électrons libres. Ils se déplacent dans un milieu dit conducteur formant un circuit électrique. Intensité du courant électrique Si on pouvait observer un point quelconque d'un circuit électrique en fonctionnement et y compter le nombre d'électrons passant pendant un temps donné, on mesurerait alors le " débit » d'électrons libres. Ce " débit délectrons» est appelé intensité du courant électrique. Le courant est désigné par la lettre I, il se mesure en Ampère [A]. Un courant de 1[A] (un ampère) correspond au passage de " beaucoup » délectron (181025,6 électrons ). Définition de la tension électrique Le courant électrique est un déplacement d'électrons et le débit de ces électrons permet de définir l'intensité du courant. Mais, pour qu'il y ait circulation des électrons il faut disposer dun générateur de courant dont la caractéristique sera de créer un déséquilibre de charge, capable " dattirer et de repousser » les électrons. Ce déséquilibre de charge sera appelé tension électrique. Autrement dit, la présence dun générateur aux bornes dun circuit conducteur permet la création dune tension qui " entraîne » la mise en mouvement des électrons. Le courant électrique généré pourra être utilisé pour faire fonctionner un appareil que lon appellera récepteur.

Notion de potentiel

Considérons ce circuit hydraulique. Si lon veut faire tourner la roue, il faut que la pompe fasse circuler l'eau du réservoir B vers le réservoir A. Les niveaux peuvent être repérés par les altitudes des plans deau, hA et hB. Cet écart daltitude permettra la création du débit deau de A à B. Sur cette installation on peut dire que : La pompe est le générateur La roue est le récepteur. Le débit deau correspond à l " intensité » Lécart daltitude hA- hB correspond à la tension

Dans le schéma électrique la pompe à eau est remplacée par le générateur électrique qui fait circuler les électrons et les fait "tomber" du point A jusqu' au point B. Lécart " daltitude » entre A et B correspond à la tension aux bornes du récepteur.

Le niveau électrique aux points A et B correspond à une grandeur appelée potentiel électrique. Les potentiels se mesurent en Volts (V).

Différence de potentiel Le fonctionnement du récepteur hydraulique ci-dessus (la roue) n'est possible que sil existe une différence d'altitude. De même, le fonctionnement du récepteur électrique n'est possible que sil existe une différence de potentiel (que nous avons appelé aussi tension). Elle est notée : UAB ou U Choix du potentiel de référence Nous avons compris le parallèle entre différence de potentiel et différence daltitude. Laltitude est indiquée par rapport au niveau de la mer. De la même façon le potentiel électrique est indiqué par rapport à celui de la terre. Au bord de la mer laltitude est de 0 [m], de même, le potentiel électrique de la terre est considéré comme nul (0 [V]). Cest le potentiel de référence. 3) Raccordement des récepteurs en série Pour que le courant puisse circuler du générateur au récepteur, puis du récepteur au générateur, il faut que le circuit électrique soit fermé.

Lorsque le circuit électrique alimente plusieurs récepteurs, il y a plusieurs façons de les raccorder soit en série, soit en parallèle. Le raccordement en série nest pas le plus courant, mais cest le plus simple à comprendre.

Dans les branchements en série, le courant traverse successivement les récepteurs. Dans le schéma ci-dessous, les 2 récepteurs sont parcourus par la même intensité, qui reste identique dun bout à lautre du circuit électrique.

La chute de potentiel de L à N seffectue tout au long du circuit LN en proportion de la résistance que chaque portion du circuit offre au passage de lélectricité. Les conducteurs (fil électrique) LA, BC, DN noffrent presque aucune résistance au passage de lélectricité. En conséquence, on peut admettre que le potentiel en L est identique à celui en A. De même, le potentiel en B est identique à celui en C et le potentiel en D est identique à celui en N. La chute de potentiel de L à N a donc pour lessentiel lieue à la traversée des récepteurs. Si le circuit LN présente 2 récepteurs AB et CD raccordés en série : On peut écrire que la chute de potentiel totale (U LN) est la somme successive des chutes de potentiels dans les récepteurs en série (U AB + U CD) U LN = U AB + U CD

4) Raccordement des récepteurs en parallèle Dans les branchements en parallèle, le courant se partage entre les récepteurs comme se répartirait une circulation de voitures :

BAL N CD Le potentiel électrique correspond à la notion daltitude. B

AAltitude 230 m

Altitude 0 m

L N C D

Nous notons sur ce plan que laltitude de la rue L-A-C est de 230 m et que laltitude de la rue D-N-B est nulle. En conséquence, la différence daltitude (différence de potentiel) est identique aux " bornes » des rue AB et CD. Il en est de même aux bornes de récepteurs montés en parallèle : Nous savons que les conducteurs nentraînent pas de variation du potentiel, car ils noffrent pas de résistance au passage de lélectricité. En conséquence, sur le circuit électrique ci-dessous, le potentiel en L, A et C est identique et par exemple de 230 [V]. De même le potentiel en D, B, N est identique et par exemple de 0 [V].

5) Mesures électriques Mesure de lintensité du courant électrique Le circuit électrique est constitué dun générateur, dun fil conducteur et dun récepteur. Pour mesurer lintensité électrique, on installe sur le circuit un appareil de mesure capable de voir passer tout le courant électrique.

M : Récepteur (moteur) A : Mesureur dintensité (ampèremètre) Ampèremètre (source Cimel) Lintensité électrique se mesure à laide dun ampèremètre. Il se branche en série dans le circuit dont on mesure lintensité. Pour installer lampèremètre, il faut momentanément ouvrir le circuit. Cette installation nécessite donc de mettre hors tension le récepteur. Attention : Il ne faudra jamais brancher dampèremètre directement aux bornes dun générateur. Il devra toujours se trouver en série avec le générateur et le récepteur.

Pince ampèremétrique (source wekman) Pour mesurer lintensité du courant qui traverse le récepteur (ici un moteur M) sans avoir à le débrancher (et donc le mettre hors tension), on peut utiliser une pince ampèremétrique. Dans cette pince, on place le conducteur de phase ou celui de neutre, mais pas les deux en même temps. Si lon place les 2 fils à lintérieur de la pince, lintensité indiquée sera nulle. Cette méthode de mesure nest compatible quavec le courant alternatif Mesure dune différence de potentiel (mesure dune tension) Pour mesurer une différence de potentiel, on raccorde un appareil de mesure entre les 2 points dont on souhaite connaître la différence de potentiel

La différence de potentiel se mesure à laide dun voltmètre. Sur le schéma ci-contre, le voltmètre mesure la tension aux bornes du moteur. Il doit être branché en parallèle (ou en dérivation) avec le récepteur.

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