Elec N° 03 :
Intensité du courant électrique
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Cours. Exercices.

 

   

I- Le courant électrique.

1)- Le sens conventionnel du courant ;

2)- Nature du courant électrique dans

les métaux.

3)- Cas des électrolytes.

4)- Conclusion.

II- L'intensité du courant.

1)- Mesure de l'intensité.

2)- Conclusion.

III- Loi de l'intensité.

1)- Circuit série.

2)- Circuit avec dérivation :

loi des nœuds.

3)- Application :

IV- Tension et sens du courant.

1)- Montage.

2)- Conclusions.

V- Applications : exercices 6, 7, 14, 18 pages 44-46

1)- Exercice 6 page 44.

2)- Exercice 7 page 44.

3)- Exercice 10 page 45

4)- Exercice 14 page 45.

5)- Exercice 18 page 46.

 
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I- Le courant électrique.

 

1)- Le sens conventionnel du courant ;

*   Dans un circuit, le courant sort par la borne positive du générateur de courant.

2)- Nature du courant électrique dans les métaux.

-    Dans un métal, le courant électrique est dû à un mouvement d'ensemble ordonné des électrons libres.

-    En conséquence, dans un métal les porteurs de charge sont les électrons libres.

-    Les électrons se déplacent en sens inverse du sens conventionnel du courant.

3)- Cas des électrolytes.

-    Un électrolyte est une solution qui conduit le courant électrique.

-    Dans un électrolyte, le courant électrique est dû à la double migration des ions positifs et négatifs se déplaçant en sens inverse.

-    Les porteurs de charge sont les ions.

-    Les ions positifs se déplacent dans le sens conventionnel du courant électrique.

4)- Conclusion.

*   Un courant électrique est dû à un mouvement d'ensemble de porteurs de charge.

II- L'intensité du courant.

1)- Mesure de l'intensité.

-    Le symbole de l'intensité est : I et l'unité d'intensité est l'ampère de symbole A.

-    Pour mesurer l'intensité du courant électrique on utilise un multimètre transformé en ampèremètre :

-    Borne d'entrée : mA       et       Borne de sortie : COM

-    Un ampèremètre mesure l'intensité du courant qui le traverse. Il doit être branché en série.

*    Montage 1 :

 

 

-    Choix du calibre : on utilise le calibre 200 m (blanc)

-    Mettre le commutateur sur 200 m (blanc)

-    Puis brancher l'ampèremètre en série dans le circuit.

-    Il ne faut pas changer de calibre en cours de mesure.

-    Pour changer de calibre, on débranche l'ampèremètre, on change le calibre, puis on intercale l'ampèremètre dans le circuit.

-    Montage 2 :

 

-    Si le courant entre par la borne COM, le signe moins s'affiche.

2)- Conclusion.

-    Un ampèremètre permet de connaître la valeur de l'intensité du courant qui le traverse mais aussi le sens du courant dans un circuit.

III- Loi de l'intensité.

1)- Circuit série.

*   L'intensité est la même en tous points d'un circuit série.

2)- Circuit avec dérivation : loi des nœuds.

-    Nœud d'un circuit :

*   Un nœud de courant est un point du circuit où arrivent plus de deux conducteurs.

-    Loi des nœuds :

*   La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en partent.

*   I a = ∑ I p

3)- Application :

-    Montage :

 

-    On donne I1 = 0,90 A ; I2 = 0,57 A ; I4 = 150 mA.

-    Calculer la valeur le l'intensité I3 du courant et indiquer le sens du courant I3.

 

   Réponse :

-    On applique la loi des nœuds au nœud A du circuit :

-    On fait l’hypothèse suivante : le courant I3 part du nœud :

-    On écrit :

-    I1 + I2 = I3 + I4

-    I3 = 0,90 + 0,57 – 0,150

-    I3 ≈ 0,18 A

-    Comme la valeur trouvée est positive, le courant circule bien dans le sens choisi.

 

IV- Tension et sens du courant.

1)- Montage.

*    Réaliser un circuit série comportant un générateur et différents récepteurs (un conducteur ohmique et une lampe à incandescence).

 

-    représenter la tension aux bornes de chacun des dipôles par un segment fléché et indiquer le sens du courant dans le circuit.

-    Comparer le sens des différentes flèches pour chaque appareil.

         Simulation d'un circuit électrique :

2)- Conclusions.

*   Pour un générateur, la flèche du courant et celle de la tension ont même sens.

*   Dans un générateur le courant circule dans le sens des potentiels croissants.

*   Pour un récepteur, la flèche de la tension et celle du courant sont de sens contraire.

*   Dans un récepteur le courant circule dans le sens des potentiels décroissants.

V- Applications : exercices 6, 7, 14, 18 pages 44-46

1)- Exercice 6 page 44.

Énoncé :

Lois des nœuds

Trouver la valeur, non indiquée, de l’intensité dans chacun des cas suivants :

 

Solution :

-    Nœud A :

 

-    La loi des nœuds appliquée en A permet d’écrire :

-    I1 = I2 + I3

-    I1 = 0,5 + 0,4

-    I1 ≈ 0,9 A

-    Nœud B :

 

-    La loi des nœuds appliquée en B permet d’écrire :

-    I2 = I1 + I3

-    I1 = I2 - I3

-    I1 = 1,0 - 0,7

-    I1 ≈ 0,3 A

-    Nœud C :

 

-    La loi des nœuds appliquée en C permet d’écrire :

-    I1 + I3 = I2 + I4

-    I4 = I1 + I3 I2

-    I4 = 1 + 0,5 -0,8

-    I4 ≈ 0,7 A

-    Nœud D :

 

-    La loi des nœuds appliquée en D permet d’écrire :

-    I1 + I2 = I3

-    I3 = I1 + I2

-    I4 = 0,2 + 0,3

-    I4 ≈ 0,5 A

 

2)- Exercice 7 page 44.

 

Énoncé :

Ampèremètre numérique

Dans le montage suivant, l’ampèremètre numérique affiche – 0.128. Le calibre utilisé est 2 A.

a)- Indiquer le sens du courant dans le circuit et en déduire la borne + du générateur.

b)-Donner la valeur de l’intensité du courant en ampère, puis en milliampère.

c)- Peut-on utiliser le calibre inférieur : 200 mA ? Pourquoi ?

 

Solution :

d)-Sens du courant dans le circuit :

-    La valeur de la mesure affichée par l’ampèremètre digital est négative.

-    En conséquence le courant sort de la borne D (ou entre par la borne COM de l’ampèremètre) du générateur et entre la borne C

-    Sens conventionnel du courant :

-    Dans un circuit, le courant sort par la borne positive du générateur de courant.

-    La borne D est la borne positive du générateur.

 

e)- Valeur de l’intensité du courant en ampère, puis en milliampère :

-    I = 0,128 A = 128 mA

f)-  Choix du Calibre :

-    Le calibre choisi doit être supérieur à la valeur de l’intensité qui circule dans le circuit.

-    Or I < 200 mA

-    En conséquence, on peut utiliser le calibre 200 mA.

-    Remarque : la mesure sera plus précise sur le calibre 200mA que sur le calibre 2 A.

 

3)- Exercice 10 page 45

Énoncé :

 

a)- Indiquer, pour chaque branche, le sens du courant.

b)-Quelle est la branche principale ?

c)- L’ampèremètre A1 affiche 20 mA et A2 15 mA. Quelle est l’intensité du courant débité par le générateur ?

Solution :

a)-Sens du courant dans les différentes branches :

-    Sens conventionnel du courant :

-    Dans un circuit, le courant sort par la borne positive du générateur de courant.

 

b)- Branche principale :

-    C’est la branche qui comprend le générateur.

c)-  L’intensité du courant débité par le générateur :

 

-    Nœud A :

-    La loi des nœuds appliquée en A permet d’écrire :

-    I = I1 + I2

-    I ≈ 20 + 15

-    I ≈ 35 mA

 

4)- Exercice 14 page 45.

Énoncé :

Dans le montage suivant, les lampes utilisées sont toutes identiques. L’ampèremètre indique 0,30 A.

 

a)- Préciser la borne d’entrée du courant dans l’ampèremètre et le sens des courants dans chaque lampe.

b)-Quelle est l’intensité du courant dans chaque lampe ?

Solution :

c)- Borne d’entrée du courant dans l’ampèremètre et le sens des courants dans chaque lampe :

 

d)-L’intensité du courant dans chaque lampe :

 

-    Les lampes L1 et L2 sont branchées en dérivation et elles sont identiques. Elles sont parcourues par un courant électrique qui a la même intensité.

-    I1 = I2

-    Nœud A :

-    La loi des nœuds appliquée en A permet d’écrire :

-    I = I1 + I2 = 2 I1 = 2 I2

-    I1 = I2 = I / 2 ≈ 0,30 / 2

-    I1 = I2 ≈ 0,15 A

-    Les lampes L3, L4 et L5 sont branchées en dérivation et elles sont identiques. Elles sont parcourues par un courant électrique qui a la même intensité.

-    I3 = I4 = I5

-    Nœud D :

-    La loi des nœuds appliquée en D permet d’écrire :

-    I = I3 + I4 + I5 = 3 I3 = 3 I4 = 3 I5

-    I3 = I4 = I5 = I / 3 ≈ 0,30 / 3

-    I3 = I4 = I5 ≈ 0,10 A

 

 

5)- Exercice 18 page 46.

Énoncé :

Circuit électrique d’une bicyclette

Le montage du circuit électrique d’une bicyclette est donné ci-dessous

 

a)- Quelle est la fonction électrique du cadre métallique d’une bicyclette ?

b)-Faire un schéma du montage.

-    Indication : la génératrice sera schématisée par G.

Solution :

c)- Fonction électrique du cadre métallique d’une bicyclette :

-    Le cadre métallique fait office de masse électrique. Il permet de faire circuler le courant électrique. Il se comporte comme un fil électrique.

d)-Schéma équivalent :