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Le circuit électrique en courant continu



1. Définitions
2. L'atome et les électrons
3. Le courant électrique (intensité)
4. La tension ou différence de potentiel
5. Les mesures sur les appareils analogiques
6. Les différents montages électriques
7. Exercices sur les circuits électriques en courant continu
8. Questionnaire de validation des connaissances


1. Définitions :

Un circuit électrique comprend en général un générateur, un appareil de commande, un récepteur, le tout relié par des conducteurs.

          1.1. Un générateur :

Il délivre le courant au circuit électrique.
Générateur à courant continu ou atlernatif (pile, batterie, accumulateur, génératrice, alternateur).


          1.2. Un récepteur :

Il transforme l'énergie électrique en une autre énergie.
La lampe transforme l'électricité en lumière, le convecteur ou radiateur électrique transforme l'électricité en chaleur ... .

Le récepteur est l'appareil qui reçoit le courant électrique ou l'intensité du courant (lampe, radiateur, convecteur, moteur, voyant...).


          1.3. Un appareil de commande :

Il ouvre ou ferme le circuit électrique, c'est à dire qu'il laisse ou non passer le courant dans le circuit pour alimenter le récepteur.
L'interrupteur ou le bouton poussoir sont 2 exemples d'appareil de commande.
L'appareil de commande (interrupteur, bouton poussoir).


          1.4. Un conducteur (appellation courante : un fil) :

Il permet au courant de circuler dans le montage, du générateur (alimentation) vers le récepteur.





2. L'atome et les électrons :

Dans la matière, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse on trouve des atomes.

Un atome est composé :
    - d'électrons (chargés négativement)
    - d'un noyau composé de Neutrons (neutre) et de Protons (chargés positivement).

Les électrons gravitent autour du noyau (voir l'animation).

Chaque corps solide, liquide ou gazeux est composé d'atomes.


Lorsque les électrons peuvent se déplacer librement dans un matériau, celui-ci est un conducteur car il permet la circulation des charges électriques.

Si par contre les électrons ne peuvent pas se déplacer le matériau est dit isolant.
Un corps qui perd un électron libre devient alors une charge électrique positive.
Un corps qui récupère un électron libre devient une charge électrique négative.

Si on accumule d'un côté des charges électriques positives et de l'autre des charges négatives, il existe alors entre les deux une différence de potentiel (tension).






3. Le courant électrique (intensité) :

L'intensité du courant électrique se note I et s'exprime en Ampère (A).
Le courant électrique traversant un conducteur, est la conséquence du déplacement des électrons (charges négatives) dans la matière.

Les électrons se déplacent de la borne (-) vers la borne (+).

Alors que par convention dans un circuit électrique, le courant va de la borne positive (+) du générateur (G) vers la borne négative (-).
Lorsque le circuit électrique est fermé les électrons ne se déplacent pas, la lampe est éteinte.


On mesure le courant avec :
    - une pince ampèremétrique entourant le conducteur à mesurer (simplicité de la mesure).
    - un ampèremètre inséré dans le circuit (en série - obligation d'ouvrir le circuit).
Pince ampèremétrique, ampère, métrique, pince ampère-métrique, ampèremètre, ampère mètre, Ampère, mesure du courant électrique, intensité du courant.


Exemple d'utilisation d'une pince ampèremétrique pour mesurer le courant circulant dans une lampe :
Mesure de l'intensité du courant à l'aide d'une pince ampèremétrique.







4. La tension ou différence de potentiel :

La tension, appellé aussi différence de potentiel (DDP) se note U et s'exprime en Volt (V).
Quand un courant électrique traverse un matériau, cela crée une tension ou différence de potentiel qui se note :


On mesure la tension avec un voltmètre placé en dérivation (parallèle).
Mesure de la différence de potentiel (DDP d.d.p D.D.P.) ou tension avec un voltmètre.


Exemple de raccordement d'un multimètre sur la position voltmètre pour mesurer la tension d'une lampe :
Mesure de la différence de potentiel (DDP d.d.p D.D.P.) ou tension avec un voltmètre.







5. Les mesures sur les appareils analogiques :

Un voltmètre analogique ou un ampèremètre analogique permettent de lire une grandeur à partir de l'indication donnée par l'aiguille.
Ce qu'indique l'aiguille correspond à la lecture, le calibre correspond à la position du curseur de réglage enfin l'échelle est le maximum de la graduation.
Pour mesurer une grandeur il faut donc faire :
Mesure = Lecture X Calibre / Echelle
Mesure électrique avec un voltmètre ou un ampèremètre analogique à aiguille.
Il est possible de déplacer l'aiguille (lecture) et le curseur (calibre) afin de proposer les mesures que vous souhaitez proposer.



6. Les différents montages électriques :


          6.1. Montage en série :

Si les appareils sont placés les uns à la suite des autres, on dit qu'ils sont en séries.
Les appareils placés en série sont traversés par le même courant.
Montage de 3 lampes en séries.


          6.2. Montage en dérivation (parallèle) :

Si les appareils sont placés en dérivations ou parallèles la tension à leurs bornes est identique.
Montage de 3 lampes en dérivations ou parallèles.



7. Exercices sur les circuits électriques en courant continu :

          7.1. Exercice n°1 :

Soit le schéma électrique ci-dessous :
Exercice montage électrique en courant continu
Répondre aux questions ci-après :
     1. Que se passe t’il si l’interrupteur S1 est fermé ?
     2. Que se passe t’il si l’interrupteur S2 est fermé ?
     3. Que se passe t’il si l’interrupteur S1 et S2 sont fermés ?
     4. Quel est la tension aux bornes de L1 et L2 si les interrupteurs S1 et S2 sont ouverts ?
     5. Quel est la tension aux bornes de L1 et L2 si les interrupteurs S1 et S2 sont fermés ?


          7.2. Exercice n°2 :

Cocher la ou les bonnes réponses :
Un matériau conducteur permet le passage du courant électrique.
Quel est l’effet de l’introduction d’un matériau isolant dans le circuit électrique ?
      Il ne produit aucun effet.
      Il empêche la circulation des électrons.
      Il arrête le fonctionnement du récepteur.
      Il détruit les électrons.



          7.3. Exercice n°3 :

Cocher la ou les bonnes réponses :
L’interruption du courant électrique est obtenue soit par l’épuisement énergétique du générateur soit par l'ouverture de l'interrupteur.
Mais que provoque l’interrupteur ouvert ?
      Il introduit une portion isolante dans le circuit.
      Il arrête le fonctionnement du récepteur.
      Il modifie les propriétés conductrices des conducteurs.
      Il isole totalement le générateur du récepteur.



          7.4. Exercice n°4 :

Cocher la ou les bonnes réponses :
Quels sont les conducteurs parmi les réponses suivantes ?
      Fer.
      Terre
      Plastique.
      Eau minérale.
      Carbone.
      Air (sec).
      Caoutchouc.
      Or.
      Bois (sec).
      Verre.
      Tungstène.
      Huile.
      Fibre de verre.
      Argent.
      Porcelaine.
      Aluminium.
      Acier.



          7.5. Exercice n°5 :

Cocher la bonne réponse :
Le corps humain peut-il être traversé par un courant électrique ?
      Oui         Non



          7.6. Exercice n°6 :

Cocher la ou les bonnes réponses :
Comment peut-on écrire l’intensité d’un courant de 100 mA ?
    100 A
    100 x 10-3 A
    10-2 A
    10-1 A
    1 A
    0,1 A
    100 x 10-2 A
    10 x 10-2 A


Comment peut-on écrire la tension de 10 mV ?
    10 V
    100 x 10-3 V
    10-2 V
    10-1 V
    1 V
    0,1 V
    0,01 V
    100 x 10-2 V
    10 x 10-3 V



          7.7. Exercice n°7 :

Cocher la bonne réponse :
Une pile (non rechargeable) présente deux pôles repérés + et , elle est en état de marche.
Quelles sont les affirmations exactes ?
      Le pôle + émet des électrons qui vont rejoindre le pôle .
      Le pôle émet des électrons qui vont rejoindre le pôle +.
      La pile transforme l’énergie chimique qu’elle contient en énergie électrique.
      La pile emmagasine de l’énergie électrique.



          7.8. Exercice n°8 :

Cocher la bonne réponse :
Que peut-on dire du montage ci-dessous ? Quelles sont les affirmations exactes ?
Exercice montage électrique en courant continu n°2
      Les dipôles L2 et L3 sont en dérivation.
      Les dipôles L1 et L2 sont en série.
      Un électron traverse successivement L1, L2 et L3.
      Un électron circulera par L2 et L1, ou bien par L3.



          7.9. Exercice n°9 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire avoir L1 et L2 en dérivation.
Exercice montage électrique en courant continu n°3



          7.10. Exercice n°10 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire avoir L1 et L2 en série.
Exercice montage électrique en courant continu n°4



          7.11. Exercice n°11 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire connaître la différence de potentiel aux bornes de la pile. Flécher cette tension.
Exercice placer un appareil de mesure dans le montage électrique en courant continu n°5



          7.12. Exercice n°12 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire connaître la différence de potentiel aux bornes du récepteur. Flécher cette tension.
Exercice placer un appareil de mesure dans le montage électrique en courant continu n°6



          7.13. Exercice n°13 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire connaître l’intensité dans le circuit. Flécher ce courant.
Exercice placer un appareil de mesure dans le montage électrique en courant continu n°7



          7.14. Exercice n°14 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire connaître l’intensité dans la lampe L1. Flécher ce courant.
Exercice placer un appareil de mesure dans le montage électrique en courant continu n°8



          7.15. Exercice n°15 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire connaître l’intensité dans la lampe L2. Flécher ce courant.
Exercice placer un appareil de mesure dans le montage électrique en courant continu n°9



          7.16. Exercice n°16 :

Compléter le schéma afin de respecter la demande :
On désire connaître l’intensité totale fournie par la pile. Flécher ce courant.
Exercice placer un appareil de mesure dans le montage électrique en courant continu n°9




8. Questionnaire de validation des connaissances :

Quizz de connaissance sur les circuits en courant continu.

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