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Quest-ce quun courant électrique ? Quest ce que lintensité dun courant électrique ? La courant électrique.

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1 Quest-ce quun courant électrique ? Quest ce que lintensité dun courant électrique ? La courant électrique

2 La nature du courant électrique On considère le circuit suivant : Aucun courant électrique ne circule car le circuit est ouvert. Pourquoi ? Quelle est linterprétation microscopique du courant électrique ? Diapositive suivante : Clic

3 La nature du courant électrique Dans un fil de connexion en cuivre, les noyaux sont immobiles et plusieurs électrons (représentés ici par des petites sphères rouge ou bleu) par atome de cuivre sont libres de se déplacer entre les ions (représentés par les plus grosses sphères). Quand le circuit est ouvert, des électrons sont en mouvement dagitation désordonné. Diapositive suivante : Clic Point de vue microscopique :

4 La nature du courant électrique Que se passe-t-il maintenant dans ce fil de connexion après avoir fermé linterrupteur ? Quand le circuit est fermé, à ce mouvement désordonné, se superpose un mouvement densemble des électrons qui sont attirés par le pôle positif du générateur et repoussés par le pôle négatif. Le courant électrique est un déplacement densemble des électrons libres. Diapositive suivante : Clic Point de vue microscopique :

5 Le mouvement ordonné est très lent : de lordre de 0,2 mm.s -1 (pour un courant dintensité voisine de 10 A et pour une section du conducteur de lordre du mm 2 ). Toutefois tous les électrons libres du circuit électrique se mettent en mouvement dès que lon ferme linterrupteur. Diapositive suivante : Clic La nature du courant électrique

6 Le sens conventionnel du courant électrique est opposé au sens de déplacement des électrons : Sens du courant conventionnel : flèche rouge Sens du déplacement des électrons en bleu La nature du courant électrique Diapositive suivante : Clic

7 Lexpérience montre que lintensité du courant électrique est la même en tout point de ce circuit. Le sens conventionnel du courant électrique est donné par la flèche A I=230 mA A On considère le circuit suivant : Lintensité du courant électrique Diapositive suivante : Clic

8 Quelle interprétation microscopique donne-t-on de lintensité dun courant électrique ? Lintensité du courant électrique S Le cylindre figure une partie du conducteur, S est une section de ce conducteur. Les ions, immobiles, ne sont pas représentés. Quelques électrons de conduction sont figurés par des sphères de couleur rouge ou bleue sur lanimation suivante. S Diapositive suivante : Clic

9 Le point de vue microscopique Lintensité du courant électrique S Supposons que lon compte le nombre N d électrons qui traversent la section S du conducteur au cours du temps t. Chaque électron possède la charge –e. (e est la charge élémentaire de lélectron, e=1, C). La charge N.e traverse S au cours du temps t. Diapositive suivante : Clic

10 Du microscopique au macroscopique Lintensité du courant électrique SDans un circuit de lampe de poche, environ 2 milliards de milliards délectrons traversent une section S quelconque du conducteur à chaque seconde q(t) est égal au nombre délectrons qui a traversé S pendant cette durée t multipliée par la charge électrique élémentaire e. On appelle q(t) la quantité d électricité qui a traversé S entre la date t et la date t=0. Diapositive suivante : Clic

11 Lintensité du courant électrique S A I=230 mA La charge électrique q qui traverse S est proportionnelle à la durée t temps (s) q (C) 0 Le rapport q/t représente un débit de charges : cest lintensité I du courant électrique. I= q/t soit q=I.t I sexprime en ampère (A), q en coulomb (C) et t en seconde (s). Diapositive suivante : Clic

12 Lintensité du courant électrique t q temps (s) q (C) 0 Si pendant la durée t, la charge qui a traversé la section du conducteur est q, alors on peut écrire I= q/ t Diapositive suivante : Clic Remarque :

13 Lintensité dun courant électrique S Dans certains cas, lors de la charge dun condensateur par exemple, lintensité du courant électrique nest pas constante alors que les électrons se déplacent dans le même sens. Voici une animation pour nous aider à définir lintensité : Lanimation illustre le fait que la vitesse du mouvement densemble des électrons de conduction est la plus grande au début. Et quil ny a plus de déplacement des charges quant t devient très grand. Diapositive suivante : Clic

14 Lintensité dun courant électrique Cette fois lintensité du courant électrique nest pas constante car le rapport q/t évolue au cours du temps : On définit lintensité instantanée i(t) par le coefficient directeur de la tangente à la courbe q(t) à la date t : Comment définir lintensité i ? Diapositive suivante : Clic

15 Lintensité dun courant électrique Soit p(t) le coefficient directeur de la tangente à la courbe q(t) à la date t : p(t=0s) p(t=5s) p(t=10s) p(t=20s) Diapositive suivante : Clic

16 Lintensité dun courant électrique p(t=0s) p(t=20s) Le coefficient directeur passe dune valeur maximale à une valeur nulle, ce qui correspond à lévolution de lintensité du courant électrique En posant i(t) = p(t), on a : i(t) = dq/dt Ainsi i est égal à la dérivée de q par rapport au temps. p(t=0s) p(t=5s) p(t=10s) p(t=20s) t en s 30 i(t) en A Diapositive suivante : Clic

17 Lintensité dun courant électrique On peut donc déterminer lévolution de i dans ce cas :


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