Physique-Chimie • Seconde

Grandeurs électriques de base
Intensité et tension dans un circuit électrique

Concepts & Exercices
\(U = R \times I\)
Loi d'Ohm
Intensité électrique
I (Ampère)
Quantité de charges par unité de temps
Tension électrique
U (Volt)
Force qui pousse les charges électriques
Résistance
R (Ohm)
Opposition au passage du courant
Intensité (I) : Courant électrique mesuré en Ampères (A), indique le flux de charges.
🔋
Tension (U) : Différence de potentiel mesurée en Volts (V), force le courant à circuler.
🔌
Résistance (R) : Obstacle au passage du courant, mesuré en Ohms (Ω).
📊
Loi d'Ohm : U = R × I, relation fondamentale entre tension, intensité et résistance.
💡
Conseil : L'intensité se mesure en série avec l'appareil
🔍
Attention : La tension se mesure en parallèle avec l'appareil
Astuce : Plus la résistance est grande, plus l'intensité est faible
📋
Méthode : Toujours respecter l'orientation des appareils de mesure
Exercice 1
Calculer l'intensité dans un circuit avec U = 12 V et R = 4 Ω
Exercice 2
Déterminer la tension aux bornes d'une résistance de 10 Ω traversée par 0.5 A
Exercice 3
Trouver la résistance d'un dipôle traversé par 2 A sous 24 V
Exercice 4
Convertir 500 mA en Ampères
Exercice 5
Expliquer le rôle d'un générateur dans un circuit électrique
Exercice 6
Calculer la tension si I = 0.3 A et R = 15 Ω
Exercice 7
Expliquer comment brancher un ampèremètre dans un circuit
Exercice 8
Expliquer comment brancher un voltmètre dans un circuit
Exercice 9
Calculer l'intensité si U = 9 V et R = 3 Ω
Exercice 10
Analyser les effets d'une augmentation de tension sur l'intensité
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Calcul intensité U=12V, R=4Ω
Définition :

Loi d'Ohm : \(U = R \times I\) donc \(I = \frac{U}{R}\)

Méthode de calcul :
  1. Identifier les grandeurs connues : U = 12 V, R = 4 Ω
  2. Appliquer la loi d'Ohm : I = U/R
  3. Effectuer le calcul numérique
  4. Exprimer le résultat avec l'unité correcte
Étape 1 : Données connues

Tension : U = 12 V

Résistance : R = 4 Ω

Étape 2 : Application de la loi d'Ohm

\(I = \frac{U}{R}\)

\(I = \frac{12}{4}\)

Étape 3 : Calcul de l'intensité

\(I = 3\) A

Étape 4 : Vérification des unités

V/Ω = A (Ampère), unité correcte

Étape 5 : Interprétation

Un circuit avec une tension de 12 V et une résistance de 4 Ω est traversé par un courant de 3 A

Réponse finale :

L'intensité dans le circuit est de 3 Ampères (A).

Règles appliquées :

Loi d'Ohm : U = R × I

Unités : Tension (V), Résistance (Ω), Intensité (A)

Proportionnalité : I augmente quand U augmente ou R diminue

2 Tension R=10Ω, I=0.5A
Définition :

Loi d'Ohm : \(U = R \times I\), relation entre tension, résistance et intensité.

Étape 1 : Données connues

Résistance : R = 10 Ω

Intensité : I = 0.5 A

Étape 2 : Application de la loi d'Ohm

\(U = R \times I\)

\(U = 10 \times 0.5\)

Étape 3 : Calcul de la tension

\(U = 5\) V

Étape 4 : Vérification des unités

Ω × A = V (Volt), unité correcte

Étape 5 : Interprétation

Une résistance de 10 Ω traversée par 0.5 A crée une tension de 5 V à ses bornes

Réponse finale :

La tension aux bornes de la résistance est de 5 Volts (V).

Règles appliquées :

Loi d'Ohm : U = R × I

Unités : Résistance (Ω), Intensité (A), Tension (V)

Proportionnalité : U augmente quand R ou I augmentent

3 Résistance I=2A, U=24V
Définition :

Loi d'Ohm : \(U = R \times I\) donc \(R = \frac{U}{I}\)

Étape 1 : Données connues

Tension : U = 24 V

Intensité : I = 2 A

Étape 2 : Application de la loi d'Ohm

\(R = \frac{U}{I}\)

\(R = \frac{24}{2}\)

Étape 3 : Calcul de la résistance

\(R = 12\) Ω

Étape 4 : Vérification des unités

V/A = Ω (Ohm), unité correcte

Étape 5 : Interprétation

Un dipôle soumis à 24 V et traversé par 2 A a une résistance de 12 Ω

Réponse finale :

La résistance du dipôle est de 12 Ohms (Ω).

Règles appliquées :

Loi d'Ohm : R = U/I

Unités : Tension (V), Intensité (A), Résistance (Ω)

Inverse proportionnel : R augmente quand I diminue pour U constant

4 Conversion 500 mA en A
Définition :

Unités d'intensité : 1 A = 1000 mA, donc 1 mA = 0.001 A

Étape 1 : Facteur de conversion

1 mA = 0.001 A = 10⁻³ A

Étape 2 : Application de la conversion

500 mA = 500 × 0.001 A

Étape 3 : Calcul de la conversion

500 mA = 0.5 A

Étape 4 : Vérification

500 mA = 500/1000 A = 0.5 A ✓

Étape 5 : Application pratique

500 mA est une intensité modérée, souvent rencontrée dans les circuits électroniques

Réponse finale :

500 mA est égal à 0.5 Ampères (A).

Règles appliquées :

Conversion : 1 A = 1000 mA

Facteur : Diviser par 1000 pour convertir mA en A

Préfixes : milli = 10⁻³

5 Rôle du générateur
Définition :

Générateur électrique : Fournit l'énergie nécessaire pour faire circuler le courant.

Étape 1 : Fonction principale

Le générateur fournit une tension (différence de potentiel) aux bornes du circuit

Étape 2 : Création du champ électrique

Il établit un champ électrique dans le circuit qui pousse les électrons

Étape 3 : Maintien du courant

Il maintient une circulation continue de charges dans le circuit

Étape 4 : Transformation d'énergie

Il convertit une autre forme d'énergie (chimique, mécanique, etc.) en énergie électrique

Étape 5 : Importance dans le circuit

Sans générateur, il n'y a pas de tension et donc pas de courant dans le circuit

Réponse finale :

Le générateur joue un rôle essentiel en fournissant la tension nécessaire pour faire circuler le courant électrique dans le circuit.

Règles appliquées :

Fonction : Créer une différence de potentiel

Conservation : Transforme une forme d'énergie en énergie électrique

Nécessité : Sans générateur, pas de courant dans le circuit

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Calcul tension I=0.3A, R=15Ω
Définition :

Loi d'Ohm : \(U = R \times I\), relation fondamentale des circuits électriques.

Étape 1 : Données connues

Résistance : R = 15 Ω

Intensité : I = 0.3 A

Étape 2 : Application de la loi d'Ohm

\(U = R \times I\)

\(U = 15 \times 0.3\)

Étape 3 : Calcul de la tension

\(U = 4.5\) V

Étape 4 : Vérification des unités

Ω × A = V (Volt), unité correcte

Étape 5 : Interprétation

Une résistance de 15 Ω traversée par 0.3 A crée une tension de 4.5 V à ses bornes

Réponse finale :

La tension aux bornes de la résistance est de 4.5 Volts (V).

Règles appliquées :

Loi d'Ohm : U = R × I

Unités : Résistance (Ω), Intensité (A), Tension (V)

Proportionnalité : U augmente quand R ou I augmentent

7 Branchement ampèremètre
Définition :

Ampèremètre : Appareil de mesure de l'intensité du courant électrique.

Étape 1 : Fonction de l'ampèremètre

L'ampèremètre mesure le courant qui traverse un dipôle

Étape 2 : Branchement en série

Il faut couper le circuit et insérer l'ampèremètre dans le circuit

Étape 3 : Polarité

Le courant entre par la borne COM (commune) et sort par la borne A (ampère)

Étape 4 : Caractéristiques

L'ampèremètre a une très faible résistance pour ne pas perturber le circuit

Étape 5 : Sécurité

Ne jamais brancher un ampèremètre en dérivation (en parallèle) : cela créerait un court-circuit

Réponse finale :

Un ampèremètre se branche en série dans le circuit, en coupant le fil et en connectant les bornes de manière à ce que le courant traverse l'appareil.

Règles appliquées :

Branchement : En série avec le dipôle à mesurer

Sécurité : Jamais en parallèle (risque de court-circuit)

Résistance : Faible pour ne pas perturber le circuit

8 Branchement voltmètre
Définition :

Voltmètre : Appareil de mesure de la tension (différence de potentiel) entre deux points.

Étape 1 : Fonction du voltmètre

Le voltmètre mesure la tension aux bornes d'un dipôle

Étape 2 : Branchement en parallèle

Il se connecte aux deux bornes du dipôle sans couper le circuit

Étape 3 : Polarité

La borne COM (commune) va au point de potentiel inférieur, la borne V au point de potentiel supérieur

Étape 4 : Caractéristiques

Le voltmètre a une très grande résistance pour ne pas dériver le courant

Étape 5 : Sécurité

Ne jamais brancher un voltmètre en série : cela créerait une interruption du circuit

Réponse finale :

Un voltmètre se branche en parallèle aux bornes du dipôle à mesurer, sans couper le circuit.

Règles appliquées :

Branchement : En parallèle avec le dipôle à mesurer

Sécurité : Jamais en série (risque d'interruption du circuit)

Résistance : Très élevée pour ne pas perturber le circuit

9 Calcul intensité U=9V, R=3Ω
Définition :

Loi d'Ohm : \(U = R \times I\) donc \(I = \frac{U}{R}\)

Étape 1 : Données connues

Tension : U = 9 V

Résistance : R = 3 Ω

Étape 2 : Application de la loi d'Ohm

\(I = \frac{U}{R}\)

\(I = \frac{9}{3}\)

Étape 3 : Calcul de l'intensité

\(I = 3\) A

Étape 4 : Vérification des unités

V/Ω = A (Ampère), unité correcte

Étape 5 : Interprétation

Un circuit avec une tension de 9 V et une résistance de 3 Ω est traversé par un courant de 3 A

Réponse finale :

L'intensité dans le circuit est de 3 Ampères (A).

Règles appliquées :

Loi d'Ohm : I = U/R

Unités : Tension (V), Résistance (Ω), Intensité (A)

Proportionnalité : I augmente quand U augmente ou R diminue

10 Effet augmentation tension
Définition :

Loi d'Ohm : \(U = R \times I\), relation de proportionnalité directe entre U et I.

Étape 1 : Analyse de la loi d'Ohm

\(U = R \times I\) implique \(I = \frac{U}{R}\)

Étape 2 : Effet d'une augmentation de tension

Si R reste constante et U augmente, alors I augmente proportionnellement

Étape 3 : Exemple numérique

Si U double et R reste constante, alors I double aussi

Étape 4 : Conséquences pratiques

Augmentation de la puissance dissipée (P = U × I)

Risque de surchauffe des composants

Étape 5 : Applications

Cette propriété est utilisée dans les variateurs de vitesse, éclairage graduable, etc.

Réponse finale :

Quand la tension augmente dans un circuit à résistance constante, l'intensité augmente proportionnellement selon la loi d'Ohm.

Règles appliquées :

Proportionnalité : I ∝ U si R constante

Loi d'Ohm : U = R × I

Conséquence : P = U × I augmente aussi

Grandeurs électriques de base Intensité et tension dans un circuit électrique