Habitat – Gestion de l’énergie
1°) Propriétés électriques des matériaux
Conducteur électrique : matériaux qui peut conduire parfaitement le courant électrique (les électrons) d'un potentiel supérieur à un potentiel inférieur : on cite les matériaux métalliques.
Isolant électrique (ou diélectrique): c'est un matériaux qui ne conduit pas le courant électrique (la plupart des polymères et céramiques).
Les semi-conducteur : sont des matériaux présentant une conductivité électrique intermédiaire entre les conducteur et les isolants.
2°) Le courant électrique
Un courant électrique (déplacement de porteur des charges) ne peut s'établir que dans un circuit électrique fermé.
Circuit ouvert (à vide) Circuit fermé
Sens conventionnel du courant: par convention, on dit que le courant sort de la borne + du générateur; il est opposé au sens réel du déplacement des porteurs de charges. Ce sont les électrons dans les métaux.
Définition de l'intensité du courant: C'est la quantité d'électricité transportée en une seconde.
i = Δ q / Δ t i en Ampère (A), q en Coulomb (C) et t en seconde (s)
si le courant est constant, alors I = Q / t.
L'intensité du courant est une grandeur algébrique, elle se mesure à l'aide d'un ampèremètre.
3°) Différence de potentiel (d.d.p .). Tension Soit un dipôle AB:
u
AB= v
A- v
BCe lit comme suit : la tension entre le point A et le point B ( ou la différence de potentiel entre A et B)est égale au potentiel électrique du point A moins le potentiel électrique du point B.
La tension est une grandeur algébrique, on la mesure à l'aide d'un voltmètre. Elle s’exprime en volt ( V).
4°) Convention d'orientation des dipôles
Convention générateur Convention récepteur
Les grandeurs tension et courant sont toutes deux considérées positives
uAB
A B
uBA = -uAB
u i
u i
u = uo = u à vide i= 0
u i
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5°) Lois élémentaires de l'électricité
5.1) Loi des mailles
maille : chemin fermé passant par différents points d'un circuit.
On choisit un sens de parcours arbitraire de la maille et un point de départ.
On affecte le signe + aux tensions dont la flèche indique le même sens.
On affecte le signe - aux tensions dont la flèche indique le sens contraire.
La somme algébrique des tensions rencontrées dans la maille est nulle.
Exemple :
Loi de la maille : -u1 +u5 + u6 = 0 V u1
u6
u5
u4
u3 u2
Loi de la maille : u5 -u2 +u3 +u4 = 0 V
5.2) Loi des noeuds
Un noeud est une connexion, qui relie trois fils au minimum. Il ne peut y avoir une accumulation de charges électriques en un noeud. La loi des noeuds traduit la conservation de la quantité d'électricité.
La somme des intensités des courants arrivant à un noeud est égale à la somme des intensités des courants sortant du même noeud.
Loi des nœuds en A : i1 + i2 + i3 = 0 A i1
i1
i3
i4
i2 i2
i5
C B
A
Loi des nœuds en B : i5 = i2 + i4
Loi des nœuds en C : i4 = i1 + i3 + i5
Bernaud J 2/3
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6°) Etude des dipôles linéaires passifs et actifs 6.1) Dipôles passifs linéaires
C'est un dipôle récepteur, il ne fournit pas d'électricité. Exemples: résistors, lampes...
résistance de chauffe-eau ,de lave
linge.
Loi d'ohm pour une résistance en convention récepteur
R
i résistor résistor
: résistance du résistor (en Ohm Ω )résistor
u = R x i (ceci veut dire qu'aux bornes du résistor R, il y a la tension u et qu'il est traversé par le courant i).
u
Energie perdue par effet Joule (sous forme de chaleur) aux bornes de la résistance : W
J=R. i
2.t par conséquent Puissance perdue par effet Joule : P
J= u.i=R.i
26.2) Dipôles actifs linéaires
Exemples de dipôles linéaires actifs : pile, moteur...
Loi d'ohm généralisée :
Electromoteur générateur Electromoteur récepteur
piles
e
u = e - R i u = e + R i
Exemple : batterie exemple : moteur
u e i
Ri
i
Ri
u
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