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Swisslearn :: Electricité ::

Révision rapide du programme d'électricité.
by

Bahram Zaerpour

on 7 January 2013

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Transcript of Swisslearn :: Electricité ::

Électricité Révision accélérée Objets chargés Constituants des atomes Les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d'électrons.
Les protons, situés dans le noyau atomique sont électriquement positifs.
Les électrons sont situés dans le nuage électronique entourant le noyau et sont électriquement négatifs.
Les neutrons sont électriquement neutres. Les électrons, bien que 2'000 fois moins massifs que les protons, ont une charge électrique de même intensité que ces derniers.
La charge d'un électron ou d'un proton est la plus petite charge électrique qu'on puisse observer dans la nature. La charge élémentaire, représenté souvent par la lettre "e" vaut environs 1,6.10 coulombs. -19 e Swisslearn © S w i s s l e a r n 2012 C'est ce qu'on appelle la charge élémentaire. La charge électrique d'un électron = -e
La charge électrique d'un proton = +e Pour charger électriquement un objet on doit lui donner ou retirer des électrons.

On retirant des électrons il y aura plus de charges élémentaires positifs que négatif. L'objet sera chargé positivement.

On donnant des électrons il y aura plus de charges élémentaires négatifs que positifs L'objet sera chargé négativement. La valeur de la charge électrique d'un objet est égale à la somme des charges élémentaires qu'on lui a donné ou retiré: Q = ne Q = charge électrique (unité: C)
n = nombres des charges élémentaires
e = charge élémentaire (1,6.10 C) -19 Q = ne Charges électriques Charges élémentaires Intensité Les charges électriques exercent les unes sur les autres une force.
Cette force, appelé force électrique est proportionnelle à l'intensité des charges mise en présence et inversement proportionnelle au carré de leur distance. La direction des forces électriques dépend des signes des charges mise en jeux. -19 L'intensité des forces électriques entre deux charges est proportionnelle à l'intensité des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance.
En d'autres termes: si on double une des charges on double la force et si on réduit la distance de moitié on multiplie force par quatre. F = Force électrique (unité: N)
Q1 et Q2 = Charges électriques (unité: C)
r = Distance entre les deux charges (unité: m)
C = Constante de Coulomb (9.10 ) F = C Forces électriques Description Q . Q
r 2 2 Intensité Une charge électrique modifie, de part sa présence l'espace autour. Cette modification, appelé champs électrique est proportionnelle à l'intensité de la charge. Le champs électrique diminue rapidement avec la distance.
Une charge électrique qui se trouve dans un champs électrique subit une force électrique. La direction d'un champs électrique dépend du signe de la charge électrique. -19 Si la charge est positive alors les vecteurs représentants le champs on un sens "centrifuge": Le champs électrique généré par une charge électrique est proportionnel à l'intensité de la charge. Il diminue rapidement avec la distance (Il est inversement proportionelle au carré de la distance). E = C Champs électriques Description Q
r 2 F = QE Direction Si les charges sont de signes opposés, alors les forces sont attractives: + _ Si les charges sont de même signes, alors les forces sont répulsives: + + F = C Q . Q
r 1 2 2 9 Direction + Si la charge est négative alors les vecteurs représentants le champs on un sens "centripète": _ En d'autres termes si on multiplie la charge par 2, le champs est 2 fois plus intense.
Si on réduit la distance de moitié alors le champs est 4 fois plus intense. E = C Q
r 2 E = Champs électrique (unité: N/C)
Q = Charge électrique (unité: C)
r = Distance entre la charge et l'endroit ou on
mesure le champs (unité: m)
C = Constante de Coulomb (9.10 ) 9 Une charge électrique plongée dans un champs électrique subit une force proportionnelle au champs et à l'intensité de la charge.
Cette force est de même nature que la force électrique. F = QE F = Force électrique (unité: N)
E = Champs électrique (unité: N/C)
Q = Charge électrique (unité: C) Loi d'Ohm Une charge électrique placée dans un champs électrique subit une force. La force subit par les charges peut servir à effectuer un travail. Le champs donne ainsi de l'énergie aux charges électrique. Pour traverser une région de l'espace, les charges électriques doivent dépenser une partie de leur énergie. -19 La tension entre deux points est la différence entre les potentiels de ces deux points: U = La tension entre le point A et B
(Unité: volts)
V et V = Les potentiels des points A et B
(Unité: volts) L'énergie nécessaire pour traverer une région de l'espace est proportionnelle à la résistance (R) de cette région à la traversée des charges électrique. Elle est aussi d'autant plus grande que le courant électrique (I, quantité des charges traversant l'espace/seconde) est grande. La loi d'Ohm exprime la relation entre la résistance, le courant et la tension électrique entre deux point de l'espace. U = RI U = La tension (unité: V)
R = La résistance (unité: Ω)
I = Le courant (unité: A) U = RI Tension électrique Potentiel électrique Le potentiel électrique c'est énergie par unité de charge électrique. Il se mesure à un endroit précis de l'espace. Il est représenté par la lettre V. V signifie le potentiel au point A. L'unité de mesure est le volt (V). un volt équivaut à un joule par coulomb. A V La tension La tension, représenté par la lettre "U" c'est l'énergie dépensé par unité de charges électriques pour passer passer d'un point à un autre. U représente la tension entre les points A et B.
Comme pour le potentiel, l'unité est le volt (V). AB U = V - V AB A B AB A B V = V -V AB A B Loi d'Ohm Des charges électriques plongées dans un champs électrique subissent une force et se mettent en mouvement. Il se crée ainsi un courant électrique Les charges électrique perdent une partie de leur énergie en traversant une région de l'espace. L'intensité du courant entre deux points de l'espace est d'autant plus grande que la tension aux bornes de cette région est intense.
A l'inverse le courant est d'autant plus petit que la résistance au passage des charges électriques est grande. La loi d'Ohm exprime la relation entre la résistance, le courant et la tension électrique entre deux point de l'espace. U = La tension (unité: V)
R = La résistance (unité: Ω)
I = Le courant (unité: A) Courant électrique Description Le courant électrique (I) représente la quantité de charges électrique (Q) traversant un point de l'espace chaque seconde.
L'unité de mesure du courant est l'Ampère. Un ampère représente un courant de un coulomb par seconde. I = Direction Le courant passe du point A au point B si le potentiel est plus élevé en point A par rapport au point B.
Par exemple en utilisant un générateur de tension, le courant passe du pôle + vers le pôle -. AB Q
t R U + _ I I = Courant (unité: A)
Q = Charges électriques (unité: C)
t = Durée (unité: s) I = Q
t I = U
R -19 I = U
R Loi d'Ohm Les charges électriques dépensent de l'énergie pour passer d'un point à une autre car la matière oppose une résistance au passage du courant électrique. La dépend de la forme et de la matière de l'élément reliant les deux points de l'espace. La résistance d'un fil électrique au passage du courant dépend, en plus de la résistivité de la matière constituant le fil, de sa longueur et de sa section. -19 La résistance d'un fil électrique se calcul ainsi: R = Résistance d'un fil électrique (Unité: Ω)
ρ = Résistivité de la matière dont est
composé le fil (formulaire)
l = Longueur du fil (unité: m)
s = section du fil (unité: m ) L'énergie nécessaire pour traverer une région de l'espace est proportionnelle à la résistance (R) de cette région à la traversée des charges électrique. Elle est aussi d'autant plus grande que le courant électrique (I, quantité des charges traversant l'espace/seconde) est grande: La loi d'Ohm exprime la relation entre la résistance, le courant et la tension électrique entre deux point de l'espace. On peut isoler la résistance dans la loi d'Ohm: U = RI U = La tension (unité: V)
R = La résistance (unité: Ω)
I = Le courant (unité: A) U = RI Résistance électrique Résistivité La résistance au passage du courant dépend de la matière que doivent traverser les électrons. La résistivité (ρ) du cuivre n'est pas la même que celle du fer ou de l'or. Vous trouverez la résistivité des divers matériaux dans votre formulaire. Résistance La résistance représente la perte de potentiel (tension) du courant par coulomb d'électricité.

Son unité est le Ohm (Ω). Un Ohm représente une perte de un volt par coulomb. V = V -V AB A B ρ R= l
s ρ 2 R= U
I Rapport avec la tension et le courant Un appareil électrique utilise l'énergie des électrons qui le traversent pour effectuer un travail:. Par exemple une plaque électrique transforme l'énergie des électrons en chaleur. Un moteur électrique produit un travail mécanique et une ampoule électrique transforme cette énergie en lumière. Un appareil électrique ne transforme pas toute l'énergie électrique qu'il consomme en travail untile. Une partie de l'énergie est par exemple transformé en chaleur. La tension représente la différence d'énergie par unité de charge électrique aux bornes d'un dispositif électrique et le courant est la quantité de charges électrique qui le traversent chaque seconde.

La puissance consommée d'un appareil est proportionnelle à la tension aux bornes de l'appareil et à l'intensité du courant qui le traverse. P = Puissance consommée (unité: W)
U = La tension (unité: V)
I = Le courant (unité: A) Énergie et puissance électrique Puissance La chaleur produit par seconde ou le travail fournit par seconde représentent la puissance électrique de l'appareil. P= Rendement Le rendement est le rapport entre la puissance utile et la puissance consommée. Le rendement n'a pas d'unité. E
t P = Puissance (unité: W)
E = Énergie (unité: J)
t = Durée (unité: s) P = UI Chaleur La puissance consommée par la résistance est proportionnelle à la tension aux bornes de la résistance et au courant traversant la résistance La puissance représente la quantité de chaleur dégagée par une résistance. On peut ainsi utiliser la puissance pour calculer la chaleur dégagée durant un certain temps: Circuit simple Loi d'Ohm Puissance R U + _ I -19 I = U
R Courant Dans un circuit en série plusieurs résistances sont branchées les unes après les autres sans sans embranchements. La résistance totale au passage du courant est la somme des résistances branchées en série. L'intensité du courant dans un circuit en série est la même partout. Pour la calcul on utilise généralement la tension du générateur et la résistance équivalent du circuit. La loi d'Ohm exprime la relation entre la résistance, le courant et la tension électrique entre deux point de l'espace. U = La tension (unité: V)
Requi = La résistance équivalente (unité: Ω)
I = Le courant (unité: A) Circuits en série En série Résistance équivalent I = U
R -19 -19 Loi d'Ohm Des charges électriques plongées dans un champs électrique subissent une force et se mettent en mouvement. Il se crée ainsi un courant électrique Les charges électrique perdent une partie de leur énergie en traversant une région de l'espace. L'intensité du courant entre deux points de l'espace est d'autant plus grande que la tension aux bornes de cette région est intense.
A l'inverse le courant est d'autant plus petit que la résistance au passage des charges électriques est grande. La loi d'Ohm exprime la relation entre la résistance, le courant et la tension électrique entre deux point de l'espace. U = La tension (unité: V)
R = La résistance (unité: Ω)
I = Le courant (unité: A) Fusibles Description Le courant électrique (I) représente la quantité de charges électrique (Q) traversant un point de l'espace chaque seconde.
L'unité de mesure du courant est l'Ampère. Un ampère représente un courant de un coulomb par seconde. I = Direction Le courant passe du point A au point B si le potentiel est plus élevé en point A par rapport au point B.
Par exemple en utilisant un générateur de tension, le courant passe du pôle + vers le pôle -. AB Q
t R U + _ I I = Courant (unité: A)
Q = Charges électriques (unité: C)
t = Durée (unité: s) I = Q
t I = U
R -19 I = U
R Rend = P
P utile Cons. Rend = Rendement (pas d'unité)
Putile = Puissance utile (unité: W)
Pcons. = Puissance consommée
(unité: W) Un appareil électrique transforme toute ou partie de l'énergie consommée em chaleur. Un plaque électrique produit de la chaleur et un moteur électrique produit de la chaleur et du travail mécanique. La puissance est l'énergie consommée chaque seconde. La chaleur dégagée par une résistance est le produit de la puissance par la durée. Chaleur La chaleur produite est d'autant plus grande que la résistance et le courant sont importants. Elle dépend aussi de la durée pendant laquelle on fait circuler le courant à travers la résistance. Q=RI t Relation avec la puissance Q = Chaleur dégagée (unité: J)
R = Résistance (unité: Ω)
I = Courant (unité: A)
t = Durée (unité: s) Q =Pt 2 Q = Chaleur dégagée (unité: J)
P = Puissance (unité: W)
t = Durée (unité: s) P = UI Q=RI t 2 Un circuit simple est constitué d'une résistance branchée sur une source de tension. La loi d'Ohm décrit la relation entre la tension, la résistance et le courant traversant le circuit. U=RI I=U/R R=U/R P=UI R + _ P Selon la loi d'Ohm la tension est le produit de la résistance par le courant. On peut donc calculer la puissance en utilisant ces grandeurs: P=RI 2 Q = Pt La puissance est le produit de la tension par le courant. On peut calculer la chaleur dégagée par une résistance en utilisant ces grandeurs: Q = UIt 2 Q = RI t R + _ Q R + _ R 1 2 Le courant électrique traversant les deux résistances est identique mais la tension aux bornes de chaque résistance est n'est pas forcément identique. R R 1 2 R = R + R ... équ. 1 2 L'intensité du courant traversant chaque résistance est égale à l'intensité du courant débité par le générateur: I = I = I 1 2 equi. La tension du générateur est partagée entre les résistances en série. Une partie de la tension est consommée par chaque résistance. La puissance consommée par une résistance est calculée en utilisant la tension aux borne de la résistance et le courant qui le traverse.
La tension aux bornes d'une résistance n'est pas la même que la tension du générateur mais le courant est la même partout dans le circuit. Tension Puissance R R 1 2 La tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque résistance. A B C D E U AB U = U + U ... AB CD DE U = R I CD 1 La tension aux borne de chaque résistance est calculé en utilisant la résistance concernée et le courant débité par le générateur: U = R I DE 2 U = R I AB équi. Pour calculer la tension avec la loi d'Ohm on utilisera la résistance équivalent du circuit. R R 1 2 A B C D E U AB P = U I R1 CD Pr1 = Puissance consommée par la résistance R1
(unité: W)
UCD = Tension aux bornes de la résistance R1
(unité: V)
I = Courant débité par le générateur
(unité: A) R = R + R ... équ. 1 2 I = I = I 1 2 U = U + U ... AB CD DE Courant Dans un circuit en série plusieurs résistances sont branchées les unes après les autres sans sans embranchements. La résistance totale au passage du courant est la somme des résistances branchées en série. L'intensité du courant dans un circuit en série est la même partout. Pour la calcul on utilise généralement la tension du générateur et la résistance équivalent du circuit. La loi d'Ohm exprime la relation entre la résistance, le courant et la tension électrique entre deux point de l'espace. U = La tension (unité: V)
Requi = La résistance équivalente (unité: Ω)
I = Le courant (unité: A) Circuits en parallèle En série Résistance équivalent I = U
R -19 R + _ R 1 2 Le courant électrique traversant les deux résistances est identique mais la tension aux bornes de chaque résistance est n'est pas forcément identique. R R 1 2 R = R + R ... équ. 1 2 L'intensité du courant traversant chaque résistance est égale à l'intensité du courant débité par le générateur: I = I = I 1 2 equi. La tension du générateur est partagée entre les résistances en série. Une partie de la tension est consommée par chaque résistance. La puissance consommée par une résistance est calculée en utilisant la tension aux borne de la résistance et le courant qui le traverse.
La tension aux bornes d'une résistance n'est pas la même que la tension du générateur mais le courant est la même partout dans le circuit. Tension Puissance R R 1 2 La tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque résistance. A B C D E U AB U = U + U ... AB CD DE U = R I CD 1 La tension aux borne de chaque résistance est calculé en utilisant la résistance concernée et le courant débité par le générateur: U = R I DE 2 U = R I AB équi. Pour calculer la tension avec la loi d'Ohm on utilisera la résistance équivalent du circuit. R R 1 2 A B C D E U AB P = U I R1 CD Pr1 = Puissance consommée par la résistance R1
(unité: W)
UCD = Tension aux bornes de la résistance R1
(unité: V)
I = Courant débité par le générateur
(unité: A) R = R + R ... équ. 1 2 I = I = I 1 2 U = U + U ... AB CD DE Charges électriques -19 Tension électrique Courant électrique Résistances électriques Puissance électrique Circuits électriques -27 Voir les cours http://www.swisslearn.org/matu/physique/electricite/elect1A_ex_charges-electriques.pdf Télécharger des exercices: Télécharger le résumé: http://www.swisslearn.org/matu/physique/electricite/elect1A_cr_charges-electriques.pdf Corrections
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