Nul n'est censé ignorer...
les lois de l'électricité !

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Plan

1 - Les lois concernant l'association des résistances
2 - Les lois des tensions
3 - Les lois des intensités
4 - La loi d'ohm

Compléments

5 - Complément : Représenter une tension sur un schéma électrique
6 - Complément : Une caractéristique c'est quoi ? A quoi cela sert ?

Rédacteur : CG

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Les lois concernant les associations de conducteurs ohmiques

Problème

Soit deux conducteurs ohmiques de résistances R₁ et R₂. Il y a deux façons de les associer :

en série                        ou                  en  dérivation      

Le problème est le suivant : Par quelle résistance équivalente R_eq faut-il remplacer l’association (R₁ ; R₂) pour avoir le même résultat ?

Mesures

A l'aide d'un ohmmètre et deux deux conducteurs ohmiques de résistances 1 kW, essaye de trouver les lois concernant l'association de résistances.

Complète par des symboles mathématiques :

Applications

Pour t'entraîner tu peux faire quelques exercices :

exercice n°1 : recherche avec une calculatrice (voir aussi exercices interactifs)

exercice n°2 : recherche avec une calculatrice et mesure avec un ohmmètre

exercices interactifs et guidés : ne pas hésiter à nous contacter si des difficultés

Voir aussi la loi d'ohm

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Les lois des tensions

Lois d'additivité des tensions en circuit série

Conséquence : Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est répartie aux bornes des différents autres dipôles.

Loi d'unicité des tensions en circuit dérivation

Voir aussi les flèche-tensions : Celles sont utiles pour représenter une tension dans un circuit et donc facilite l'application des lois des tensions.

Applications

Ouvre (ou crée) cette simulation.

Place un voltmètre de manière à mesurer la tension aux bornes de la résistance et un autre qui mesure la tension aux bornes de la diode électroluminescente. Que constates-tu ? L'additivité des tensions est-elle vérifiée ?

Modifie le cicuit en plaçcant le moteur en dérivation de la lampe. Mesure les tensions aux bornes du générateur, de la lampe et du moteur. Conclus.

Pour aller plus loin

Ouvre cette simulation et mesure la tension aux bornes d'un fil puis celle aux bornes de l'interrupteur fermé. Conclus.

Ouvre l'interrupteur et mesure la tension à ses bornes : Que remarques-tu ? Que peux-tu dire du reste du circuit ? Conclus.

Dans tous le cas vérifie la loi d'additivté des tensions. Précise s'il faut tenir compte des fils ou interrupteur fermé.

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Les lois des intensités

Dans un circuit série

Ouvre cette simulation : serie_lamp6V.cyp

Place un ampèremètre pour mesurer l'intensité du courant circulant dans le circuit : Que faut-il faire pour faire une mesure correcte ?

En plaçant simplement le curseur sur les fils ou les dipôles, tu peux lire l'intensité du courant les traversant.

La loi des intensités dans un circuit série est généralisable à une branche de circuit lorsqu'il y a des dérivations.

Dans un circuit avec dérivations

Ouvre cette simulation (si ce n'est pas fait) : serie_lamp6V.cyp

Modifie le circuit de manière à mettre les lampes en dérivation. Enregistre éventuellement la simulation.

Place trois ampèremètres pour mesurer l'intensité dans chacune des trois branches : Quelles relations existent entre ces trois intensités ?

Applications

Ouvre cette simulation et vérifie que la loi des nœuds est respectée : circuit_deriv.cyp

Donne une explication au " Circuit mystérieux " : Réalise-le avec un générateur de 6V continu, une lampe de (6V ; 0,1A) et une autre de (6V ; 0,3A). Pourquoi l'une brille mais pas l'autre ?

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La loi d'ohm

Un conducteur ohmique (appelé de manière impropre résistance) est un dipôle, non polarisé, qui satisfait la loi d'ohm.

Autrement dit, la tension aux bornes d'un tel conducteur est proportionnelle au courant qui le traverse.
Le coefficient de proportionnalité est appelé résistance.

On écrit :

Applications :

Associations de conducteurs ohmiques

QCM : En attendant voir la rubrique "Pour réviser"

Tracer une caractéristique

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Complément : Représenter une tension
sur un schéma électrique

Tout comme l'intensité, il est possible de représenter une tension sur un schéma. Voici un exemple :

Il y a un avantage à cela : Cela permet bien souvent de mieux visualiser les lois des tensions qui s'appliquent dans le circuit. Ici, nous voyons nettement que :

U_pile = U_lampe + U_R1 (loi d'additivité)      et       U_R1 =  U_R2 (loi d'unicité)

Le fait d'utiliser une flèche pour représenter une tension implique de choisir un sens. Pour cela, on peut retenir deux règles que l'on explique plus tard au lycée :

- pour un générateur la flèche-tension est dans le sens du courant (convention générateur)

- pour un récepteur la flèche-tension est dans le sens opposé du courant (convention récepteur)

Remarque : On suppose que l'intensité du courant est positive ; dans ce cas on représente ainsi des tensions positives.

Pour représenter une tension négative, il suffit de diriger la flèche dans l'autre sens :

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Complément : Une caractéristique, c'est quoi ?
A quoi cela sert ?

Mesures sur circuit

Simulation Crocodile Physics

En attendant quelques liens vers l'ancien site :

lien 1

lien 2