Lois de l'électricité
Lois pour la tension et l’intensité
Loi des mailles
Introduction
La loi des mailles concerne la tension électrique (vue au collège).
Propriété
Entre deux points et , la tension peut être négative ou positive. Pour tenir compte de ce fait, on représente la tension par un segment fléché qui pointe vers la première lettre du symbole.
Ainsi et sont opposées.
Définition
Une tension électrique s’exprime en volt () et se mesure avec un voltmètre branché en dérivation.
Pour mesurer la tension on branche la borne du voltmètre sur et la borne du voltmètre sur .
Définition
Un circuit électrique peut être constitué d’une ou plusieurs mailles. Une maille est un parcours fermé sur un circuit électrique à laquelle on va associer un sens de parcours (arbitraire).
Loi des mailles : dans une maille orientée, la somme des tensions fléchées dans un sens de parcours est égale à la somme des tensions fléchées dans l’autre sens de parcours.
Exemple
Dans l'exemple ci-dessous :
Loi des noeuds
Propriété
Comme vu au collège, par convention, à l’extérieur du générateur, le courant circule de la borne positive vers la borne négative.
Définition
L’intensité du courant électrique s’exprime en ampère () et se mesure avec un ampèremètre associé en série dans le circuit.
Pour mesurer une intensité positive, le courant doit entrer par la borne de l’ampèremètre et ressortir par la borne .
Définition
Dans un circuit électrique avec dérivations, il existe des nœuds, c’est-à-dire des points où au moins trois fils sont connectés.
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.
Exemple
Dans l'exemple ci-dessous :
Au point :
Au point :
La loi d'Ohm
Définition
Un conducteur ohmique est caractérisé par sa résistance qui s’exprime en ohm () et se mesure avec un ohmmètre.
La tension aux bornes d’un conducteur ohmique de résistance et l’intensité du courant électrique qui le traverse sont proportionnelles.
Lorsque le courant circule de vers , la loi d’Ohm s’écrit :
Définition
La caractéristique tension-intensité d’un dipôle est la courbe donnant la tension à ses bornes en fonction de l’intensité du courant qui la traverse.
On peut modéliser la caractéristique d’un conducteur ohmique par une droite passant par l’origine, d’équation .
La résistance est alors le coefficient directeur de la droite.
Propriété
La tension aux bornes d’un dipôle ainsi que l’intensité du courant qui le traverse dépendent de tous les dipôles présents dans le circuit.
Les coordonnées du point de fonctionnement , se retrouvent au point d’intersection des caractéristiques des dipôles du circuit.
Exemple
Ici le point de fonctionnement est , intersection de la caractéristique du conducteur ohmique () et du générateur ().
Les capteurs électriques
Définition
Un capteur électrique permet de convertir une grandeur physique qu’on veut mesurer (température, luminosité, pH, etc.) en signal électrique.
De nombreux capteurs électriques sont basés sur la modification de la résistance des matériaux en fonction des paramètres extérieurs.
Définition
Un dipôle résistif est un dipôle possédant une résistance électrique. Afin de l’utiliser comme capteur, il est nécessaire de :
Connaître la variation de la résistance en fonction du paramètre qu’on veut mesurer
Réaliser un circuit permettant d’obtenir une tension qui dépendra de la résistance.
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