Grandeurs électriques de base | Physique-Chimie Seconde
Introduction
Découvrez les grandeurs fondamentales de l'électricité
Définition des grandeurs électriques
Grandeurs fondamentales
Les grandeurs électriques de base sont des grandeurs physiques qui décrivent les phénomènes électriques dans un circuit.
Les grandeurs électriques de base sont :
- La tension électrique (U) : différence de potentiel entre deux points
- L'intensité du courant (I) : quantité de charge électrique par unité de temps
La tension électrique
Différence de potentiel
La tension électrique est la différence de potentiel électrique entre deux points d'un circuit.
- Symbole : U
- Unité : volt (V)
- Grandeur scalaire
- Se mesure avec un voltmètre
On peut comparer la tension électrique à la pression d'eau dans un tuyau :
- La tension est comme la pression de l'eau
- Plus la pression est forte, plus l'eau coule vite
- Plus la tension est élevée, plus le courant est fort
L'intensité du courant
Quantité de charge
L'intensité du courant électrique est la quantité de charge électrique qui traverse une section de conducteur par unité de temps.
- Symbole : I
- Unité : ampère (A)
- Grandeur scalaire
- Se mesure avec un ampèremètre
On peut comparer l'intensité au débit d'eau dans un tuyau :
- L'intensité est comme le débit de l'eau
- Plus le débit est élevé, plus il y a d'eau qui passe
- Plus l'intensité est élevée, plus il y a de charges qui passent
Unités et symboles
Unités de mesure
| Grandeur | Symbole | Unité | Symbole unité |
|---|---|---|---|
| Tension électrique | U | Volt | V |
| Intensité du courant | I | Ampère | A |
| Résistance | R | Ohm | Ω |
| Puissance | P | Watt | W |
- kilo (k) = 1000 = 10³
- méga (M) = 1 000 000 = 10⁶
- mili (m) = 0,001 = 10⁻³
- micro (μ) = 0,000 001 = 10⁻⁶
Mesure des grandeurs
Instruments de mesure
- Se branche en dérivation (en parallèle)
- Se place entre les deux points où on veut mesurer la tension
- A une résistance très élevée
- Symbole : V
- Se branche en série
- Doit être traversé par le courant à mesurer
- A une résistance très faible
- Symbole : A
Loi d'Ohm
Relation fondamentale
La loi d'Ohm établit la relation entre la tension, l'intensité et la résistance dans un circuit électrique.
Où :
- U est la tension en volts (V)
- R est la résistance en ohms (Ω)
- I est l'intensité en ampères (A)
- I = U/R (calcul de l'intensité)
- R = U/I (calcul de la résistance)
Exercice 1 : Calcul de tension
Application numérique
Dans un circuit, une résistance de 10 Ω est traversée par un courant de 2 A. Calculer la tension aux bornes de cette résistance.
2 Formule : U = R × I
3 Application : U = 10 × 2 = 20 V
4 Réponse : La tension est de 20 volts
Exercice 2 : Calcul d'intensité
Application inverse
Une lampe de résistance 50 Ω est alimentée par une tension de 12 V. Calculer l'intensité du courant qui traverse cette lampe.
2 Formule : I = U/R
3 Application : I = 12/50 = 0,24 A
4 Réponse : L'intensité est de 0,24 ampères
Puissance électrique
Énergie par unité de temps
La puissance électrique est l'énergie transférée par unité de temps dans un dipôle électrique.
- Symbole : P
- Unité : watt (W)
- Formule : P = U × I
- P = U²/R (en utilisant la loi d'Ohm)
- P = R × I² (en utilisant la loi d'Ohm)
Exemples concrets
Applications quotidiennes
- Lampe LED : 230 V, 0,05 A (11,5 W)
- Aspirateur : 230 V, 8 A (1840 W)
- Chargeur de téléphone : 5 V, 2 A (10 W)
- Radiateur électrique : 230 V, 10 A (2300 W)
- Carte mère : 12 V, 5 A (60 W)
- Processeur : 1,2 V, 50 A (60 W)
- Écran LCD : 12 V, 0,5 A (6 W)
Exercice 3 : Analyse de circuit
Problème complet
Un circuit électrique comporte un générateur de 9 V, une résistance de 100 Ω et une lampe de 50 Ω branchés en série.
1. Calculer l'intensité du courant dans le circuit.
2. Calculer la tension aux bornes de la résistance.
3. Calculer la puissance dissipée par la lampe.
Solution de l'exercice 3
Correction détaillée
En série, les résistances s'ajoutent : R_total = R₁ + R₂ = 100 + 50 = 150 Ω
Loi d'Ohm : I = U/R_total = 9/150 = 0,06 A
L'intensité est la même partout dans un circuit en série.
Loi d'Ohm : U_R = R × I = 100 × 0,06 = 6 V
La tension aux bornes de la résistance est de 6 volts.
U_lampe = R_lampe × I = 50 × 0,06 = 3 V
P = U_lampe × I = 3 × 0,06 = 0,18 W
La puissance dissipée par la lampe est de 0,18 watt.
Résumé
Points clés
- Différence de potentiel entre deux points
- Unité : volt (V)
- Se mesure avec un voltmètre en dérivation
- Quantité de charge par unité de temps
- Unité : ampère (A)
- Se mesure avec un ampèremètre en série
- U = R × I
- Relation fondamentale entre tension, intensité et résistance
Conclusion
Félicitations !
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