Lois fondamentales de l’électricité
Les lois fondamentales de l’électricité en régime continu (variation « lente » des grandeurs électriques ou bien courant continu).
Les lois de Kirchhoff expriment la conservation de l’énergie et de la charge dans un circuit électrique.
Elles portent le nom du physicien allemand qui les a établies en 1845 : Gustav Kirchhoff.
Loi des nœuds (1ère loi de Kirchhoff)
Un nœud est une connexion qui relie au moins trois fils.
On le représente parfois avec un « point » … ou pas.
Quelques exemples de nœuds :
Sur un nœud, il ne peut pas y avoir accumulation de charges. Par conséquent :
Dans l’exemple ci-contre, la loi des nœuds donne la relation :
\(\bbox[10px,border:2px solid black]{\Large{I_1 + I_2 = I_3 + I_4}}\) .
Loi des branches (2nde loi de Kirchhoff)
On appelle « point » d’un circuit un ensemble de liens (ou interconnexions) entre composants qui se trouvent toujours au même potentiel électrique.
Exemples : A, B, C, D, E, F et G sont les différents points de potentiel du circuit ci-dessous
Une branche est un « chemin » passant par différents points d’un circuit.
Une maille est une branche qui forme un « circuit » fermé (« départ » et « arrivée » au même point du circuit).
Exemples :
AFBE est une branche de ce circuit (« départ » de A et « arrivée » à E)).
AGCDBFA est une maille (« départ » et « arrivée » au même point A).
Remarque :
Dans une branche continue (qui suit physiquement le circuit) et sans nœud, l’intensité du courant est partout la même.
Dans l’exemple ci-dessous, la loi des branches donne la relation :
\(U_{PB} = U_{PA} + U_{AB}\).
Corolaire : la loi des mailles.
Dans l’exemple ci-contre, la loi des mailles donne la relation :
\(U_{NP} + U_{PA} + U_{AB} + U_{BN} = 0\)
remarque : \(u_{BN} = 0\) car sur un schéma électrique, un fil est un conducteur parfait (qui n’oppose aucune résistance au passage du courant.
\(U_{AF}+U_{FB}+U_{BD}+U_{DC}+U_{CG}+U_{GA}=0\)
Conventions d’écriture des tensions
| Convention récepteur | Convention générateur |
|
Dipôle récepteur |
Dipôle générateur. |
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les orientations du courant et de la tension relatives à un dipôle sont en sens inverse. La tension s’oppose au passage du courant |
les orientations du courant et de la tension relatives à un dipôle sont dans le même sens. La tension favorise le passage du courant |
Certains dipôles peuvent êtres générateur à un instant et récepteurs à un autre (accumulateurs, cellules photovoltaïques, inductances, condensateurs, …).