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2- Loi des mailles tension électrique volts voltmètre segment fléché tension grandeur algébrique 1- La tension électrique :

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

1- La tension électrique :

Un circuit constitué d’un générateur (pile) et de deux résistances et sont montées en série.

Le générateur possède une borne + (potentiel le plus élevé) et la borne – (potentiel le moins élevé).

① Indiquer le sens du courant sur le schéma.

Toujours de la borne vers la borne

La

tension

électrique est une

grandeur algébrique

, on la représente par un

segment fléché

qui pointe vers la première lettre du symbole de cette tension.

Les tensions et sont opposées

② Indiquer sur le schéma la tension : . Faire de même pour les tensions : , et

La

tension électrique

s’exprime en

volts

et se mesure avec un

voltmètre

branché en dérivation. Pour mesurer la tension , la borne du voltmètre doit être branchée sur la borne A du dipôle et la borne COM du voltmètre doit être branchée sur la borne B du dipôle.

③ Positionner un voltmètre sur le schéma du circuit pour mesurer la tension . Indiquer la borne COM de ce voltmètre.

2- Loi des mailles

Un circuit électrique peut être constitué de plusieurs boucles (mailles). Une maille est un parcours fermé sur un circuit électrique à laquelle on associe un sens de parcours.

Dans une maille orientée (Une maille : ABCD), la somme des tensions fléchées dans le sens de parcours de la maille est égale à la somme des tensions fléchées dans l’autre sens.

(2)

Applications :

Exercice n°1 : A partir de ce circuit repérer les différentes mailles possibles. Puis écrire les différentes égalités possibles.

Exercice n°2 : Soit le circuit ci contre, comportant une pile, un moteur et deux ampoules.

et 2-1 Indiquer le sens du courant.

2-2 Indiquer sur le schéma la tension : . Faire de même pour les tensions : , et

2-3 Calculer les tensions suivantes : et en appliquant la loi des mailles.

Exercice n°3 : Soit le circuit ci contre, comportant un générateur et 5 résistances.

; ; ; 3-1 Indiquer le sens du courant.

3-2 Indiquer sur le schéma la tension : .

Faire de même pour les tensions : , , , et 3-3 Calculer les tensions suivantes : et en appliquant la loi des mailles.

(3)

3- L’intensité électrique :

L’intensité électrique

s’exprime en

ampère

(A) et se mesure avec un

ampèremètre

associé en série dans le circuit.

Pour mesurer une intensité positive, le courant doit entrer par la borne (A) de l’ampèremètre et sortir par la borne COM.

Un nœud est un point de jonction d’au moins trois fils de connexion.

Une branche est une portion de circuit située entre deux nœuds.

Exercice n°1 :

1-1 Indiquer le sens du courant sur le circuit ci contre.

1-2 Indiquer la borne COM de chaque ampèremètre.

1-3 Nommer par une lettre les nœuds dans le circuit.

Exercice n°2 :

2-1 Indiquer le sens du courant sur le circuit proposé.

2-2 Nommer par une lettre les nœuds dans le circuit.

2-3 Nommer toutes les branches du circuit.

4- Loi des nœuds

La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent

.

Courants arrivant au nœud N : et Courant quittant le nœud N : , et

Loi des nœuds :

(4)

5- Applications

Exercice n°1 : Calculer les intensités manquantes en utilisant la loi des nœuds.

Exercice n°2 : Les intensités ; et de ce circuit en précisant pour chaque intensité, le nœud utilisé et écrire l’expression littérales avant les valeurs numériques.

On donne : ; ; .

RAPPELS de cours.

Loi des nœuds Loi des mailles

Rappels : Intensité électrique Rappels : Boucle,

nœud, branche Rappels : tension

électrique

(5)

1- Loi d’Ohm

Pour un conducteur ohmique (résistance ou dipôle résistif ou résistor), l’intensité et la tension sont des grandeurs proportionnelles.

2- La Caractéristique tension-intensité d’un dipôle

La caractéristique d’un dipôle, c’est la courbe donnant la tension à ses bornes en fonction de l’intensité du courant qui le taverse.

La modélisation d’un conducteur ohmique est une droite qui passe par l’origine des axes, d’équation . C’est une fonction linéaire.

La résistance est le coefficient directeur de cette droite.

Les deux grandeurs Tension-Intensité sont proportionnelles.

A partir de cette courbe déterminer le coefficient directeur

de cette droite.

3- Applications

Exercice n°1 : On applique une tension de aux bornes d’une résistance de 1-1 Rappeler la loi d’Ohm et exprimer en fonction de et .

Symbole

Grandeur

Tension Résistance Intensité

Unité

Volt

(V)

Ohm () Ampère (A)

Loi d’Ohm

Méthode de calcul

(6)

Exercice n°2 : L’intensité qui traverse un conducteur ohmique de résistance 47 Ω, est de 170 mA.

Rappeler la loi d’Ohm puis calculer la tension appliquée à ses bornes.

Exercice n°3 : Un courant de traverse un conducteur ohmique, lorsque la tension entre ses bornes est de .

3-1 Exprimer la résistance en fonction de la tension et l’intensité . 3-2 Calculer la valeur de la résistance du conducteur ohmique.

Exercice n°4 : On a tracé ci-contre la caractéristique d’une résistance .

5-1 Quelle est la tension mesurée pour une intensité de ?

5-2 Quelle est l’intensité mesurée pour une tension de ?

5-3 Calculer le coefficient directeur, en déduire la valeur de la résistance.

5-4 Tracer sur le graphique la caractéristique d’une résistance de . Expliquer votre démarche.

(7)

4- Les capteurs électriques

Un capteur électrique permet de convertir une grandeur physique (température, luminosité, pression… ) en signal électrique.

De nombreux capteurs modifient la résistance des matériaux en fonction des paramètres extérieurs.

Il est important donc de connaître les caractéristiques de chacun.

Paramètre

extérieur Exemple de dipôle Exemple de

capteur Courbe d’étalonnage

Température

Thermistance

Capteur de température

Luminosité

Photorésistance

Capteur de lumière

5- Applications

Exercice n°1 : On branche une diode aux bornes d’un générateur de tension variable puis on mesure la tension à ses bornes et l’intensité du courant.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,54 0,58

0 0 0 4 20 50 80 100

1-1 Réaliser le schéma normalisé du circuit en indiquant la position des instruments de mesure utilisés.

1-2 Représenter la caractéristique tension- intensité .

1-3 A partir de quelle valeur de tension minimale, la diode est-elle parcourue par un courant.

1-4 Quelle valeur de la tension permet d’obtenir un courant de ?

(8)

Exercice n°2 : Les lampes 12 V – 10 W sont souvent utilisées pour équiper les clignotants des véhicules deux roues. On réalise expérimentalement la caractéristique intensité- tension d’une lampe de ce type.

Donnée : La puissance électrique de la lampe est donnée par la relation :

2-1 La lampe ne brille pas tant que l’intensité du courant qui la traverse n’atteint pas 200 mA. Quelle tension doit être appliquée à la lampe pour qu’elle commence à briller ?

2-2 Lorsque la lampe fonctionne sur ses valeurs nominales 12 V – 10 W, montrer que l’intensité du courant dans la lampe est de 0,83 A.

Cette valeur est-elle cohérente avec la caractéristique ?

2-3 Si la lampe est parcourue par un courant d’intensité 1 A que se passe t-il ?

Exercice n°3 : Une photorésistance est un dipôle dont la résistance varie en fonction de l’éclairement qu’elle reçoit. L’éclairement s’exprime en lux.

3-1 Pour un éclairement de , estimer la valeur de la résistance de cette photorésistance.

3-2 La photorésistance est un capteur dit « non linéaire ». Proposer une explication a ce qualificatif.

3-3 Une variation de provoque-t-elle toujours la même variation de la valeur de la résistance ?

3-4 proposer un exemple d’objet courant qui exploite un capteur d’éclairement.

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