Ce sont des électrons fournis par une source d’énergie (pile, génératrice) qui se déplacent dans un fil conducteur.
Symboles pour représenter les circuits électrique.
La résistance = n’importe quel appareil électrique qu’on veut faire fonctionner.
Ex : - Filament de tungstène
- Moteur électrique
- Élément chauffant
Au minimum, un circuit électrique doit avoir :
|
- Fils conducteurs
- Une résistance
4 Variables dans un circuit électrique.
1 – La charge (Q) se mesure en coulombs (C)
- représente la quantité d’électrons qui traversent un circuit électrique.
1C = 6.25 x 10 x 18 électron
2- Le courant (I)
- Se mesure en ampères. (A)
- Représente la vitesse des électrons dans un fil.
I = Q t = temps (secondes)
T Q = charge (C)
T = courant (A)
Donc 1ampère = 1 coulomb/seconde
Ex : Une charge de 8C trouve un circuit pendant 6 secondes. Quel est le courant?
Q = 8C I = Q
t = 6s t
I = ?
I = 8C
6s
I = 1,33A
3 – La différence de potentiel au voltage. (V)
- Se mesure en volts (V)
- représente le potentiel d’une source d’énergie électrique à faire un travail.
4 – La résistance (R)
- Se mesure en ohms
- Mesure le niveau de résistance d’un appareil électrique au passage de l’électricité.
Lois d’ohm
V = R x I
V = voltage R = en ohms I = en ampères
V = 1,5 V V = R x I
I = 0,2 A
R = ? R = V
I
R = 1,5 V
0,2A
R = 7,5
4 Mise en pratique Un courant de 0,83A circule dans une lampe lorsqu’on applique une différence de potenciel de 120V à se bornes. Quelle est la résistance de l’ampoule en ohms?
I = 0,83 V = R x I
V = 120 V
R = ? R = V
I
R = 120 V
0,83A
5 Mise en pratique Si un courant de 6,8A circule dans une résistance d’un chauffe-eau dont la valeur est de 32Ω, quelle est la différence de potentiel aux bornes de la résistance?
I = 6,8A V = R x I
R = 32 V = 32 x 6,8
V = ? V = 217,6V
Dessins de circuits
1 Un circuit ayant une pile, une lampe et un interrupteur.
2 Un circuit ayant deux piles, une lampe et une résistance.
3 Un circuit ayant une batterie de 4 piles, une lampe, trois résistances et un interrupteur.
4 Un circuit ayant une pile, trois lampes et deux résistances. Chacune de ces résistances doit se trouver entre deux lampes.
5 Ajoute sur chacun des dessins précédents le sens du courant des électrons.
Applications des lois de l’électricité
1 Un circuit électrique est branché sur un courant de 0,250A et à une ampoule d’une résistance de 5Ω . Quel est le voltage de la source électrique?
I = 0,250A V = R x I
R = 5Ω V = 5Ω x 0,250
V = ? V = 1,25V
2 Une ampoule d’une résistance de 2 Ω est placée sous un potentiel de 1,5 V. Quel est le courant dans le circuit électrique?
R = 2
I = V
I = VV = 1,5 V R
I = ?
I = 1,5V
2Ω
I = 0,75A
3 Un courant de 3,5A circule dans un circuit électrique branché sur 120 V. Quelle est la résistance dans ce système?
I = 3,5A R = V
V = 120V I
R = ?
R = 120V
3,5A
R = 34,29Ω
4 Un baladeur fonctionnant sur deux piles de 1,5 V a une résistance de 3Ω. Quel est le courant qui y circule?
V = 3V I = V
R = 3Ω R
I = ?
I = 3V
3Ω
I = 1A
5 Une charge de 4C passe dans un circuit électrique sur une période de 6 secondes. Étant donné que la résistance dans ce circuit est de 15Ω, quelle est la différence de potentiel appliquée sur ce circuit?
Q = 4C I = Q V = R x I
t = 6s t V = 15Ω x 0,67A
R = 15Ω V = 10,5V
V = ? I = 4C
6s
I = 0,67A
6 Un circuit branché sur une prise de 120V laisse passer une charge de 8C sur une période de 10 secondes. Quelle est la résistance de ce circuit électrique?
V = 120V I = Q R = V
Q = 8C t I
t = 10s
R = ? I = 8C R = 120V
10s 0,8A
I = 0,8A R = 150Ω
7 Je branche une résistance de 6Ω dans une prise de 120V ayant un fusible de 15A. Est-ce que ce fusible risque de sauter? Oui
Pourquoi? Il y a trop voltage.
R = 6Ω I = V
V = 120 V R
I = ?
I = 120V
6Ω
I = 20A
8 J’ai un courant de 5A sur une résistance de 2Ω. Je veux doubler ce courant.
Que dois-je faire? Je dois doubler le voltage. (ajoute une pile)
I = 5A V = R x I
R = 2Ω V = 2Ω x 5A
V = ? V = 10V
9 Une résistance donnée de 5 Ω n’est faite que pour supporter un courant de 3A. Je la branche sur du 120V.
R = 5Ω I = V
V = 120V R
R = ?
I = 120V
5Ω
I = 24A
a) Peut-elle supporter un tel voltage? Non, elle peut seulement supporter 3A
b) Quel est le voltage maximum qu’elle puisse supporter?
I = 3A V = R x I
R = 5Ω V = 5Ω x 3A
V = ? V = 15V
c) D’après toi, qu’arrivera-t-il à cette résistance au –delà de ce voltage?
La résistance risque de brûler.
10 Dans beaucoup d’appareil électronique on retrouve un convertisseur qui va convertir le potentiel de la prise de courant du mur de 120 V à 6 V, 12 V ou 15 V. D’après toi, pourquoi prend-on la peine de convertir le voltage dans ces appareils?
On va diminuer le voltage ce la diminue le courant dans l’appareil.
11 La plupart des circuits électroniques d’appareils tels que les ordinateurs, les systèmes de son et les téléviseurs contiennent une multitude de résistances. D’après-toi, que est le but de mettre autant de résistances dans ces circuits électriques?
Afin de diminuer le courant.
- Tous les conducteurs opposent une résistance au passage de l’électricité. Cette résistance varie d’un conducteur à l’autre.
Ex : le tungstène est 400 fois plus résistant au passage de l’électricité que le cuivre.
La résistance à l’intérieur d’un fil électrique est influencée par :
1 – la longueur du fil
2 – la grosseur du fil
3 – la température
4 – le métal utilisé
Étant donné que les fils ont une résistance interne, ils ne sont faits que pour supporter une seul maximal de courant.
Ex : Les fils des prises électrique ne peuvent supporter que 15A de courant.
Lorsque le courant qui circule dans le fil dépasse ce seul maximal, le fil chauffe et peut prendre en feu.
Les causes :
- Trop d’appareils branchés qui donnent trop de courant = surcharge
- Pas assez de résistance pour le voltage = court - circuit
Dispositifs de protection :
1 – Fusible (fuse) : ampoule qui contient un conducteur qui fond à un courant précis.
2 – Disjoncteur (breaker) : dispositif mécanique qui s’ouvre à une certaine température.
I = (A) Courant
O = (C) Charge
T = (s) temps
R = (Ω) ohms
V = (V) voltage
P = (W) Watts
I = Q V = R x I P = I x V
T
La puissance (P)
- Se mesure en watts (W)
- Représente la quantité d’énergie qu’un appareil consomme.
P = V x I
P (puissance) V (voltage) I (courant)
(W) (V) (A)
- Exemple : un courant de 13,6A circule dans un radiateur branché sur de 110 V. Quelle est sa puissance?
I = 13,6A P = V x I
V = 110 V P = 110 V x 13, A
P = ? P = 1496 W
- Exemple: bouilloire
V = 120 V P = V x I
I = 7,9A p = 120V x 7,9A
P = ? P = 948 W
Exemple: radiateur
V = 120 V P = V x I
I = 12,3A P = 120 V x 12,3A
P = ? P = 1476 W
Quelle serait la puissance maximale qu’une prise de 120V pourrait supporter.
V = 120V P = V x I
I = 15A P = 120V x 15A
P = ? P = 1800W
Quel est le courant qui circule dans une sécheuse de 4356W branchée sur du 240V ?
V = 240V I = P
P = 4356W V
I = ?
I = 4356W
240V
I = 18,15A
Des termes à connaître
4 On appelle résistance le composant d’un circuit qui s’oppose au mouvement des charges. (10.3)
6 Dans ton cahier, associe chaque terme de la colonne A à l’unité appropriée de la colonne B. Tu peux employer chaque unité plusieurs fois ou ne pas l’employer du tout.
Puissance (10.4) Watt
Courant (10.1) Ampère
Résistance (10.3) Ohm
Différence de potentiel (10.2) Volt
Charge (10.1) coulomb
Temps (10.1, 10.4) Seconde
Énergie (10.2, 10.4) joule
Des concepts à comprendre
8 Quel appareil consomme le plus de courant : un grille-pain ou une lampe de bureau? (10.1)
Un grille –pain.
9 Quel est le rôle d’une batterie dans un circuit électrique? (10.2)
Faire circuler les électrons (potentiel)
11 À l’aide de l’analogie avec un moulin à eau (figure 10.5), explique la fonction de chacun des composants suivants d’un circuit électrique : (10.2)
a) une batterie : pompe
b) une interruptrice : valve
c) un moteur : roue hydraulique
d) des fils conducteurs : tuyaux
13 Quel fil a la plus grande résistance : le filament d’une ampoule ou un fil conducteur en cuivre? (10.3)
Le filament d’une ampoule.
14 Quel effet la longueur d’un fil a-t-elle sur sa résistance? (10.3)
Plus le fil est long, plus grande sera la résistance.
23 La résistance d’une ampoule est de 96.8Ω. Quelle est l’intensité du courant qui circule dans l’ampoule lorsque celle-ci est branchée à une source d’énergie électrique de 120 V?
R = 96,8 I = V
V = 120V R
I = ?
I = 120V
96,8Ω
I = 1,24A
24 Un courant de 0,50 A circule dans une ampoule lorsque la différence de potentiel entre ses bornes est de 120 V. Quelle est la résistance de cette ampoule?
I = 0,50A R = V
V = 120V I
R = ?
R = 120V
0,50A
R = 240Ω
25 Un courant de 5,00 A circule dans le moteur d’un réfrigérateur branché à une prise murale (de 120 V). Quelle est la résistance de ce réfrigérateur?
I = 5,00A P = V x I
V = 120 V P = 120V x 5,00A
P = ? P = 600W
26 La résistance d’une lampe de poche est de 3,0Ω. Quel courant circule dans cette lampe si celle-ci est alimentée par une pile de 1,5 V?
R = 3,0Ω I = V
V = 1,5V R
I = ?
I = 1,5V
3,0Ω
I = 0,5A
28 La résistance d’un téléviseur couleur est de 80Ω. Quel courant circule dans ce téléviseur si celui-ci est branché à une prise murale (120 V)?
R = 80Ω I = V
V = 120V R
I = ?
I = 120V
80Ω
I = 1,5A
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