Énergie électrique
\(\bbox[10px,border:2px solid black]{\Large{P=\color{red}{U}\times \color{blue}{I}}}\)
Exemple : la puissance électrique absorbée par une ampoule est le produit de la tension \(\color{red}{U}\) à ses bornes par l’intensité \(\color{blue}{I}\) du courant qui la traverse. Le courant électrique est un flux de charges électriques à travers un conducteur. Dans un solide (métal, …) les charges sont des électrons libres ; dans un liquide, ce sont des ions. Le sens conventionnel du courant électrique est le sens du mouvement des porteurs de charges positives (charge électrique de l’électron : \(q=-e\approx-1,6.10^{-19}\) coulomb \(\color{green}{[C]}\). Le sens conventionnel du courant est donc le sens inverse du mouvement des électrons (\(q<0\)). L’intensité du courant électrique \(i\color{gray}{(t)}\) est la quantité d’électricité transportée par unité de temps.
Le courant électrique
Définition
\(\bbox[10px,border:2px solid black]{\Large{i(t)=\frac{\mathrm{d}q(t)}{\mathrm{d}t}}}\)
\(\Large{\color{green}{[A]}=\frac{\color{green}{[C]}}{\color{green}{[s]}}}\)
Représentation
Sur un circuit, on représente le courant par une flèche (bleue = grandeur de flux) dessinée sur le conducteur :
Mesure
On mesure le courant à l’aide d’un ampèremètre, placé en série (il doit être traversé par le flux) :
Exemple dans un montage batterie+ampoule :
Certains ampèremètres, appelés pinces ampèremétriques, n’ont pas besoin d’être insérés dans le circuit. On peut éviter d’insérer un appareil de mesure dans un circuit en utilisant une pince ampèremétrique, ou bien une sonde de courant (transformation d’une intensité de courant en une tension proportionnelle).
La tension électrique
En régime continu, une tension électrique est une différence de potentiel électrique (ou d.d.p.) :
- \(U_{AB}\) : tension électrique entre les points A et B
- \(V_A\), \(V_B\) : potentiels électriques aux points A et B
On ne peut mesurer un potentiel électrique que relativement à un autre potentiel électrique !
Le potentiel électrique est donc défini à une constante près.
Dans un circuit, la référence des potentiels électriques est la « masse électrique » : c’est le point du circuit dont le potentiel est considéré comme nul, « 0 V » :
On le représente souvent par le symbole :
Remarque : ne pas confondre masse et terre: le symbole « terre » signifie « au potentiel de la Terre ».
Représentation
Sur un circuit, on représente la tension par une flèche (rouge = grandeur d’effort) dessinée à coté du circuit, et dont les extrémités désignent 2 points de potentiel différents :
Mesure
On mesure le courant à l’aide d’un voltmètre, placé en dérivation (les 2 connecteurs du voltmètre placés sur les 2 points de potentiel du circuit) :
Exemple dans un montage batterie+ampoule :
Pour des tensions continues, ou alternatives, on utilise un voltmètre, pour des tensions qui varient rapidement, on utilise un oscilloscope.
Schéma électrique interactif
Modifier la valeur de la tension du générateur, et observer les variations de potentiel (épaisseur des traits) dans le circuit et la variation du courant qui y circule.
Modifier la valeur de la résistance et observer la variation du courant qui circule dans la circuit.
Énergie électrique
La puissance dérive de l’énergie :
| \(\bbox[10px,border:2px solid black]{\large{P(t)=\frac{\mathrm{d}E(t)}{\mathrm{d}t}}}\) | \(\Large{\color{green}{[W]}=\frac{\color{green}{[J]}}{\color{green}{[s]}}}\) |
L’énergie électrique s’exprime le plus souvent en \(\color{green}{[Wh]}\) (Watt-heure)
Dipôles « Générateurs » et « Récepteurs »
Un dipôle est un conducteur relié à un circuit en deux points.
Un dipôle générateur est un dipôle qui fournit de la puissance électrique.- Un dipôle récepteur est un dipôle qui consomme de la puissance électrique.
Mesure des puissances
On peut mesurer la puissance en multipliant les mesures d’intensité de courant et de tension.
Mais il existe des appareils qui opèrent cette multiplication et affichent une mesure de puissance (en W) et comptent l’énergie (en Wh)
