Electricité Chapitre 2 : Intensité et tension électriques





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date de publication06.07.2017
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Sciences CAP

Electricité

Chapitre 2 : Intensité et tension électriques

Objectifs :

  • Insérer un ampèremètre et un voltmètre dans un circuit

  • Mesurer l’intensité et la tension

  • Distinguer tension continue et alternative

  • Déterminer tension maximale et période

  • Utiliser les relations Umax = Ueff x √2 et T = 1/f



  1. Intensité électrique

    1. Définition

On appelle intensité du courant électrique, la quantité de charge électrique qui traverse une section (comme un fil par exemple) en 1 seconde.



Plus l’intensité du courant est élevée, plus les lampes brillent, car plus il y a d’électrons qui passent en 1 seconde, (et qui chauffent le filament)

L’intensité ( I ) du courant se mesure en Ampère ( A ) avec un Ampèremètre

1 A correspond à un débit de 6.24 x 1028 électrons par secondes

Soit 62 400 000 000 000 000 000 000 000 000 soit 62 400 milliard de milliard d’électrons

Exemples :

  • Fer à repasser : I = 5 A

  • Radiateur : I = 15 A

  • Locomotive : I = 500 A



    1. Mesure

Pour mesurer l’intensité du courant traversant un dipôle, il faut placer l’ampèremètre en série avec le dipôle :



Dans un circuit en série, ou dans une boucle de circuit en dérivation, l’intensité est la même partout.


L1



L2


I L1 = I L2 I L1  I L2

    1. Loi des nœuds

La loi des nœuds s’applique pour les circuits en dérivation

La somme des intensités qui arrivent a un nœud, est égale à la somme des intensités qui en ressortent



Ex :


  1. Tension électrique



    1. Définition

intcou9intcou10

intcou11intcou12

Pour que le courant circule dans la lampe, il faut qu'il y ait une différence de l'état électrique entre la borne N et la borne P. 

Cette différence s'appelle la différence de potentiel ou la tension électrique

 

Pour que l'eau circule dans la rivière, il faut qu'il y ait une différence de hauteur entre ses extrémités. (c'est la dénivellation)

La tension électrique est la différence de potentiel électrique entre les 2 bornes d’un dipôle. Pour que le courant circule, il faut donc qu’il y est une tension électrique.

    1. Mesure



La Tension ( U ) se mesure en Volt ( V ) avec un Voltmètre

Pour mesurer la tension aux bornes d’un dipôle (par exemple une lampe), on place le voltmètre en dérivation aux bornes de ce dipôle



Loi des tensions :

Dans un circuit en série :



U = U 1 + U 2

Dans un circuit en dérivation :



U 1 = U 2

Les multiprises sont donc en dérivation !


  1. Courant alternatif

1 ) Utilisation d’un oscilloscope

  1. l’oscilloscope

L’oscilloscope permet de visualiser l’évolution de la tension au cours du temps

Visuel :

http://loiclecardonnel.free.fr/alt/altcou1.jpg

Symbole :

http://loiclecardonnel.free.fr/alt/altcou2.gif

Un oscilloscope se branche en dérivation aux bornes du dipôle dont on veut étudier la tension, comme un voltmètre



On obtient alors un oscillogramme

  1. Oscillogramme

http://loiclecardonnel.free.fr/alt/altcou3.gif

Les tensions continues sont obtenues aux bornes des piles, ou de générateur continu

Les tensions alternatives sinusoïdales sont obtenues aux bornes des générateurs alternatifs, et sur les prises EDF

Alternative : car la tension alterne de façon identique, une fois positive, une fois négative

Sinusoïdale : car la courbe ressemble a une sinusoïde

L’oscilloscope peut être régler avec plusieurs échelle


  1. Période et fréquence

On branche un oscilloscope aux bornes d’un générateur de courant alternatif.

Nous allons étudier un oscillogramme qui a comme échelle verticale : 5V/div (5 volts par divisions) et comme échelle horizontale : 2ms/div (2 millisecondes par divisions) :



On remarque qu’un même motif se répète indéfiniment : La longueur de se motif s’appelle la période T

Ici la période vaut 2.5 divisions x 2ms/div = 5 ms

Donc T = 5 ms = 0.005 s

On sait donc qu’un motif dure 0.005 s, on peut donc calculer combien de fois on aura ce motif en 1 s :

1s / 0.005s = 200

on a donc 200 fois ce motifs en 1 secondes, c’est ce qu’on appelle la fréquence ( f ) , elle s’exprime en Hertz ( Hz ) : ici f = 200 Hz

On en déduit donc la formule :



En Europe, et donc en France, les habitations ont une tension alternative de 50 Hz (60 Hz aux USA).

  1. Tension maximale

On branche un oscilloscope aux bornes d’un générateur de courant alternatif.

Nous allons étudier un oscillogramme qui a comme échelle verticale : 5V/div (5 volts par divisions) et comme échelle horizontale : 2ms/div (2 millisecondes par divisions) :

Umax est la tension maximale qu’atteint l’oscillogramme.

Sur le graphique, c’est la pointe d’une des courbes.

Ici Umax = 3 divisions x 5 V/div = 15 V

De la même manière, il y a une Intensité maximale : Imax

  1. Tension efficace

  1. Définition

Lorsqu’on applique un courant a une tige de métal, celle-ci chauffe et se dilate (elle s’allonge). Quand on applique une tension alternative de 325 V, celle ci s’allonge de x cm

Si on applique une tension continue, pour avoir un allongement égal à x cm, il faudrait que la tension soit de 230 V, cette tension est la tension efficace Ueff.

Une tension continue est donc toujours égale à une tension efficace.

La tension efficace d’une tension alternative est la valeur de la tension continue qui aurait le même effet thermique.

  1. Calcul

Pour calculer cette Ueff, il faut avoir Umax


Donc :



Et



Ainsi l’alimentation de nos maisons est de 230 V efficace

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