Plusieurs courants passe à travers ces fils enchevêtrés. Qu’est-ce donc un courant électrique et quelle est sa nature ?
CHAPITRE
❽
LE COURANT ELECTRIQUE CONTINU
OBJECTIFS Connaitre la nature du courant électrique Mesurer l’intensité du courant électrique Connaitre et appliquer la loi des nœuds
Chapitre ❽ : Le courant électrique continu
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PHYSIQUE
COURS
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Le courant électrique 1.1. Électrisation par frottement Électriser un corps solide par frottement revient à lui apporter ou lui retirer des électrons en le frottant par un autre corps.
1.2. Porteurs de charges
Doc.1 en frottant un tube en PVC, il s’électrise en captant des électrons négatifs
Les porteurs de charges sont de deux types : -
Les porteurs de charges négatives
-
Les porteurs de charges positives Les porteurs de charges du même signe se repoussent, et les porteurs de charges de signes opposés s’attirent
1.3. Sens conventionnel du courant électrique
Doc.2 les cheveux de cette fille se redresse suite à son électrisation
Dans un circuit, le courant électrique circule à l’extérieur d’un générateur du pole + vers le pole -
1.4. Le courant électrique dans les électrolytes
Doc.3. sens conventionnel du courant électrique
Dans une électrolyte, le courant électrique est un déplacement simultané des cations dans le sens conventionnel du courant, et des anions dans le sens contraire au sens conventionnel.
Chapitre ❽ : Le courant électrique continu
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PHYSIQUE
COURS
1.5. Le courant électrique dans les métaux Dans les conducteurs métalliques, le courant électrique est un déplacement des électrons dans le sens contraire du sens conventionnel
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L’intensité du courant électrique 2.1. Quantité d’électricité Retenir
La quantité d’électricité est la quantité de charges électriques déplacée par les électrons. Elle est notée Q :
Q = |q| = N.α.e α : le nombre de charges élémentaires N : le nombre de porteurs de charges e : la charge élémentaire = 1,6.10-19 C Q s’exprime en Coulomb (C).
Exemple
Au cours de l’électrolyse d’une solution de sulfate de cuivre II, soient Np le nombre de cations (Cu2+) et Nn (SO2-4) le nombre d’anions qui passe au travers d’une section donnée (S) de l’électrolyseur. Quel est la quantité d’électricité ayant passé au travers de (S) ? Réponse :
qp =+2e : charge de l’ion cuivre II qn = -2e : charge de l’ion sulfate la quantité d’électricité Q qui a traversé la section (S) :
Q = Np.|qp|+Nn.|qn|
Chapitre ❽ : Le courant électrique continu
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PHYSIQUE
COURS Remarque
Quantité d’électricité et charge électrique La quantité d’électricité a été introduite pour mesurer le « trafic » des charges électriques. Dans son expression, la nature des porteurs des charges n’apparait pas. La charge électrique, elle, est une grandeur algébrique, positive ou négative selon la nature des porteurs des charges.
2.1. L’intensité du courant électrique continu L’intensité d’un courant électrique continu est la quantité d’électricité qui passe au travers d’une section donnée de conducteur pendant l’unité de temps :
I
Q Ne t t
Q s’exprime en coulomb (C),
Remarque
La relation
t en seconde (s) et
I en ampère (A).
Q I .t permet de définir une autre unité de la
quantité d’électricité appelée l’ampèreheure (Ah). Ah représente la quantité d’électricité qui passe à travers la section d’un circuit électrique parcouru par courant d’intensité
I
pendant une heure :
1Ah 3600 C
2.2. Mesure de l’intensité d’un courant électrique L’ampèremètre est l’appareil servant à mesurer les intensités de courant électrique. L’ampèremètre se branche en série dans un circuit. Il ne se branche jamais seul aux bornes d’un générateur. Un ampèremètre possède souvent plusieurs calibres pour étendre son domaine d’utilisation
Chapitre ❽ : Le courant électrique continu
Doc.4. ampèremètre à aiguille possédant plusieurs calibres
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PHYSIQUE
COURS 2.2.1. Ampèremètre à aiguille Pour une intensité de courant électrique à l’aide d’un ampèremètre à aiguille ayant plusieurs calibres, on utilise la relation suivante :
I
Cn n0
n : la déviation de l’aiguille n0 : le nombre de graduations du cadran C : le calibre utilisé
Exemple
Remarque
Calculer l’intensité du courant électrique mesuré par l’ampèremètre ci-dessous, sachant que le calibre utilisé est C=100mA
Le calibre est l’intensité du courant indiquée par l’ampèremètre quand son aiguille s’arrête sur la dernière graduation. L’incertitude absolue : La mesure de l’intensité du courant électrique s’accompagne toujours d’une incertitude (erreur) du à l’appareil et à la lecture de l’intensité (erreur du parallaxe). L’incertitude dépend de la classe de l’appareil, il se calcule en utilisant la relation :
I
C classe 100
La valeur de l’intensité s’écrit donc sous la forme :
Chapitre ❽ : Le courant électrique continu
( I I )
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PHYSIQUE
COURS L’incertitude relative L’incertitude relative définie la précision de l’ampèremètre, elle se calcule par la relation :
I I
Plus l’incertitude relative est petite, plus l’appareil est précis
2.2.2. Ampèremètre digital L’ampèremètre digital possède des calibres différents et permet d’afficher directement l’intensité mesurée.
3
Doc.5 ampèremètre digital
Intensité du courant dans un circuit
3.1. Circuit série L’intensité du courant électrique est la même en tout point d’un circuit série.
3.2. Circuit dérivé 3.2. Circuit dérivé Loi des nœuds : L’intensité du courant principal est égale à la somme des intensités des courants dérivés :
I I1 I 2 I 3 ......I n
Chapitre ❽ : Le courant électrique continu
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PHYSIQUE