Cours Electricite Intro
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8/6/2019 Cours Electricite Intro
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Module dElectricit
1re partie : Electrocintique
Fabrice Sincre (version 4.0.3)
http://perso.orange.fr/fabrice.sincere
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Sommaire de lintroduction
1- Courant lectrique
1-1- Dfinitions
1-2- Loi des nuds (1re loi de Kirchhoff)
2- Tension lectrique2-1- Dfinitions
2-2- Loi des branches (2nd loi de Kirchhoff)
3- Relation entre courant et tension3-1- Loi dOhm
3-2- Rsistance lectrique dun conducteur ohmique
3-3- Echelle des rsistivits
4- Puissance et nergie lectrique4-1- Puissance lectrique
4-2- Energie lectrique
4-3- Effet Joule
4-4- Loi de Joule
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Chapitre 1 IntroductionLElectrocintique est la partie de lElectricit qui tudie les courants
lectriques.
1- Courant lectrique
1-1- Dfinitions
Dfinition : un courant lectrique est un mouvement densemblede porteurs de charges lectriques.
Mtaux (cuivre, aluminium ) : lectrons libres.
Charge lectrique de llectron : q = -e -1,610-19 coulomb (C).
Solutions liquides (lectrolytes) : ions (cations et anions).
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Dfinition : le sens conventionnel du courant lectrique est le
sens du mouvement des porteurs de charges positives.
Le sens conventionnel du courant est donc le sens inverse du
mouvement des lectrons (q < 0) :
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Dfinition : Lintensit du courant lectrique i est la quantit
dlectricit transporte par unit de temps.
dq est la quantit dlectricit qui traverse la section du conducteur
pendant la dure dt.
[s]
[C][A]dt
dqi ==
50 mA est lordre de grandeur
du courant mortel pour lhomme.
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A.N. Dans un fil, le dbit est de 100 milliards dlectrons par
seconde.
Calculer lintensit correspondante.
i = 10010 91,610-19/ 1
= 0,016 A
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Le courant lectrique est symbolis par une flche :
Le signe du courant change quand on inverse lorientation :
sens
conventionnel
+
-
i= -1 A
Fig. 3b
Le courant est positif quand on oriente
la flche du courant dans le sens
conventionnel.
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Un ampremtre mesure le courant qui le traverse.
Il est donc branch en srie :
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Rmq. : un ampremtre se comporte comme un fil.
Attention au court-circuit !
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i1 + i2 + i3 = 0
i3 = - 3 A
A.N.
i1 = +1 A
i2 = +2 A
Calculer i3.
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2- Tension lectrique
2-1- Dfinitions
Une tension lectrique est une diffrence de potentiel lectrique
(ou d.d.p.) :
uAB = vA - vB
uAB (en V) : tension lectrique entre les points A et B
vA (en V) : potentiel lectrique du point A
vB : B
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Le potentiel lectrique est dfini une constante prs.
La rfrence des potentiels lectriques est la masse lectrique .Cest le 0 V :
Remarque : ne pas confondre masse et terre
La tension est une grandeur algbrique : uAB = -uBA
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Un voltmtre mesure la tension prsente ses bornes.
Il est donc branch en drivation :
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2-2- Loi des branches (2nd loi de Kirchhoff)
La tension totale entre deux points dun circuit lectrique est gale
la somme des tensions intermdiaires.
uPN
= uPA
+ uAB
+ uBC
+ uCN
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3- Relation entre courant et tension
3-1- Loi dOhm
Dans une rsistance lectrique, tension et courant sont
proportionnels.
- Loi dOhm en convention rcepteur
On parle de convention rcepteur quand les orientations du courant
et de la tension relatives un diple sont en sens inverse :
u = +Ri [V]=[] [A]
R
u
i
R est la rsistance lectrique (en ohm).
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- Loi dOhm en convention gnrateur
Les orientations du courant et de la tension sont dans le mme sens :
La rsistance est une
grandeur positive.
R
u
i u= -Ri
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A.N. Calculer lordre de grandeur de la tension mortelle pour
lhomme sachant que le corps humain a une rsistance denviron1000 :
100050.10-3 = 50 V
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+410 - 33,610 72,810 - 8aluminium
+410 - 35,910 71,710 - 8cuivre
(coefficient de
temprature en K-1)
=1/ (conductivit
lectrique en
-1m-1)
20 C
(rsistivit
lectrique en
m)
20 C
Matriau
La rsistivit dpend de la nature du conducteur et de sa
temprature :
(T) = T0 (1 + (T - T0))
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3-3- Echelle des rsistivits
Remarques :
- un supraconducteur a une rsistivit nulle (rsistance nulle)
- un isolant a une grande rsistivit (courant quasi nul)
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4- Puissance et nergie lectrique
4-1- Puissance lectrique
La puissance lectrique mise en jeu dans un diple est :
p = u i [W]=[V] [A]
diple
u
i
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Diple gnrateur et diple rcepteur (de puissance)
Un diple gnrateur est un diple qui fournit de la puissance
lectrique.
Cette puissance est consomme par les diples rcepteurs.
Exemple :
La puissance que fournit la pile est : p = ui = 6 W
consomme lampoule est : 6 W
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dE est lnergie mise en jeu pendant la dure dt.
Lnergie lectrique scrit donc :
dE = uidt
Remarque : les compteurs dnergie mesurent lnergie lectriqueen kilowatt-heure (kWh).
1 kWh = 3,6.106 J
dt
dEp =
4-2- Energie lectrique
La puissance drive de lnergie :
[W] = [J] / [s]
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4-3- Effet Joule
Un conducteur parcouru par un courant lectrique dgage de la
chaleur.
Plus gnralement, leffet Joule se traduit par la conversion
dnergie lectrique en nergie thermique (chaleur).
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R
uRip ==
4-4- Loi de Joule
R
u
i
La puissance lectrique consomme par une resistance est :
p = ui
avec u = Ri
Dans le cas des conducteurs ohmiques et des rsistances, lnergie
lectrique consomme est entirement transforme en chaleur.
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