Exemples de circuits simples | Physique-Chimie Seconde
Introduction
Découvrez les circuits électriques fondamentaux : série, parallèle et mixte
Définition d'un circuit électrique
Qu'est-ce qu'un circuit électrique ?
Un circuit électrique est un ensemble de composants reliés entre eux par des conducteurs, permettant le passage d'un courant électrique.
Il doit être fermé pour que le courant circule.
- 1 Générateur : fournit l'énergie électrique (pile, batterie)
- 2 Récepteur : utilise l'énergie électrique (lampe, moteur)
- 3 Conducteurs : fils électriques
- 4 Interrupteur : ouvre ou ferme le circuit
Intensité du courant électrique
Mesure de l'intensité
L'intensité du courant électrique est la quantité d'électricité qui traverse une section d'un conducteur par unité de temps.
Son unité est l'ampère (A).
- 1 Symbole : I
- 2 Unité : ampère (A)
- 3 Autres unités : milliampère (mA), microampère (µA)
Où Q est la charge électrique en coulombs (C) et t le temps en secondes (s)
Tension électrique
Mesure de la tension
La tension électrique est la différence de potentiel entre deux points d'un circuit.
Son unité est le volt (V).
- 1 Symbole : U ou V
- 2 Unité : volt (V)
- 3 Autres unités : millivolt (mV), kilovolt (kV)
Où W est l'énergie en joules (J) et Q la charge en coulombs (C)
Loi d'Ohm
Relation fondamentale
La loi d'Ohm établit la relation entre la tension, l'intensité et la résistance dans un circuit électrique.
- 1 U : tension en volts (V)
- 2 R : résistance en ohms (Ω)
- 3 I : intensité en ampères (A)
Lois de Kirchhoff
Lois fondamentales
La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en partent.
Dans une maille, la somme algébrique des tensions est nulle.
Circuit en série
Caractéristiques
Dans un circuit en série, les composants sont connectés bout à bout, formant une seule boucle.
- 1 Intensité constante : I = I₁ = I₂ = ... = In
- 2 Tension totale : Utotal = U₁ + U₂ + ... + Un
- 3 Résistance équivalente : Req = R₁ + R₂ + ... + Rn
Circuit en parallèle
Caractéristiques
Dans un circuit en parallèle, les composants sont connectés entre les mêmes points, formant plusieurs branches.
- 1 Tension constante : U = U₁ = U₂ = ... = Un
- 2 Intensité totale : Itotal = I₁ + I₂ + ... + In
- 3 Résistance équivalente : 1/Req = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/Rn
Circuit mixte
Combinaison série-parallèle
Un circuit mixte combine des éléments en série et en parallèle.
Il faut identifier les parties en série et en parallèle pour simplifier l'analyse.
- 1 Identifier les portions en série et en parallèle
- 2 Calculer les résistances équivalentes pour chaque portion
- 3 Appliquer les lois d'Ohm et de Kirchhoff
- 4 Calculer les grandeurs demandées
Exercice : Circuit en série
Application numérique
Un circuit en série est composé d'une pile de 12 V et de deux résistances R₁ = 4 Ω et R₂ = 8 Ω.
Calculer l'intensité du courant dans le circuit et la tension aux bornes de chaque résistance.
Req = R₁ + R₂ = 4 + 8 = 12 Ω
I = U / Req = 12 / 12 = 1 A
U₁ = R₁ × I = 4 × 1 = 4 V
U₂ = R₂ × I = 8 × 1 = 8 V
Exercice : Circuit en parallèle
Application numérique
Un circuit en parallèle est alimenté par une pile de 12 V. Il comporte deux résistances R₁ = 6 Ω et R₂ = 3 Ω.
Calculer la résistance équivalente, l'intensité totale et les intensités dans chaque branche.
1/Req = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2
Donc Req = 2 Ω
Itotal = U / Req = 12 / 2 = 6 A
I₁ = U / R₁ = 12 / 6 = 2 A
I₂ = U / R₂ = 12 / 3 = 4 A
Puissance électrique
Énergie et puissance
La puissance électrique est l'énergie transférée par unité de temps.
Son unité est le watt (W).
- 1 P = U² / R
- 2 P = I² × R
- 3 E = P × t (énergie en joules)
Exercice : Puissance électrique
Application numérique
Une lampe de 60 W fonctionne sous une tension de 230 V.
Calculer l'intensité du courant qui traverse la lampe et sa résistance.
P = U × I → I = P / U = 60 / 230 ≈ 0.26 A
U = R × I → R = U / I = 230 / 0.26 ≈ 884.6 Ω
P = U² / R → R = U² / P = 230² / 60 = 52900 / 60 ≈ 881.7 Ω
Règles de sécurité électrique
Précautions importantes
- 1 Électrocution : passage du courant à travers le corps
- 2 Brûlures : effet thermique du courant
- 3 Incendie : surchauffe des câbles
- 1 Manipuler les circuits hors tension
- 2 Utiliser des équipements de protection
- 3 Vérifier l'état des câbles
- 4 Ne pas toucher les parties nues
Résumé
Points clés
Quantité d'électricité par unité de temps - Unité : ampère (A)
Différence de potentiel - Unité : volt (V)
Opposition au passage du courant - Unité : ohm (Ω)
U = R × I
- Loi des nœuds : Σ Ientrant = Σ Isortant
- Loi des mailles : Σ U = 0
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences