- Loi des charges 2 types de charges: et Loi des charges: Attraction des charges opposées Répulsion des charges identiques ou Connu depuis l’Antiquité on sait faire apparaître l’électricité en frottant 2 objets différents: laine, ambre, verre, etc. + - + -

Différence d’attraction des charges par frottement plastique caoutchouc ébonite ambre polyéthylène coton peau humaine soie poil de chat laine verre poil de lapin charge finale attire électron Pour créer un objet électrisé

phénomènes électrostatiques échange (–) entre 2 objets induction non contact oui oui partage arc électrique non frottement non conduction oui L’induction fait bouger les charges d’un objet sans les échanger avec l’autre objet. L’arc électrique nécessite un haut voltage. Frottement dépend du tableau d’attraction des charges. Objet + ET objet – Conduction partage entre 2 objets une accumulation de charges. 2 objets + OU -

Électricité dynamique Vient du courant électrique des électrons circulent dans un circuit des ions circulent dans une solution. 4 types de matière pour du courant: supraconducteur: courant sans perte matériel spécial placé à très basse T° conducteur: laisse passer le courant métal, eau salée semi-conducteur: dépend du courant silicium avec impuretés isolant: ne laisse pas passer le courant céramique, bois, eau pure Facteurs qui améliorent le circuit nature du matériau (+ conducteur) diamètre du fil (+ large) longueur du fil (+ court) température du fil (+ froid)

Les variables de l’électricité en ST Symbole Unité Intensité I A (ampère) Différence de potentiel U V (volt) Résistance R Ω (ohm) Énergie E J (joule) Charge q C (coulomb) Temps t s (seconde) Puissance P W (watt) Une variable est TOUJOURS écrite avec son unité Quand on veut parler d’un intervalle on ajoute ∆ devant. ex: ∆t : intervalle de temps

Différence de potentiel (U) Intensité(I) Mesure combien d’électrons passent à un endroit par seconde. les électrons vont en sens inverse du courant conventionnelle. 1 électron = -1,6 x 10-19 C 1 A = 1 C/s = 6,25x1018 électrons par sec. Se mesure avec un ampèremètre connecté en série dans le circuit. Différence de potentiel (U) Mesure le changement d’énergie des électrons d’un endroit à un autre de l’espace. aussi appelée tension ou voltage 1 V = 1 J/C = 1 charge a gagné 1 joule Se mesure avec un voltmètre connecté en parallèle dans le circuit.

Résistance (R) Mesure de l’opposition du matériau à laisser passer les électrons. les électrons rebondissent dans les atomes. Transforme l’énergie électrique en une autre énergie: chaleur, énergie mécanique, énergie chimique, énergie magnétique Pour les matériaux ohmiques, relation linéaire entre U, I et R dans une résistance:

Circuit en série La source est une pile avec une différence de potentiel (U) fixe aux bornes. le courant d’une pile va du (+) vers le (-) Les résistances (Rn) sur le circuit sont fixes, et peuvent être additionnées. La résistance du fil est 0Ω. Le courant est uniforme partout dans le circuit. + - pile lampe résistance

Explication des transferts d’énergie dans le circuit Durant son passage dans le circuit L’électron n’est jamais détruit. L’électron transporte l’énergie électrique. La pile donne de l’énergie. Les résistances prennent de l’énergie. Les échanges d’énergie électrique ne changent pas la vitesse dans le circuit. Le courant (I) reste constant. Le voltage (U) arrive à 0 à la fin du circuit. Le circuit stable: donne autant d’énergie qu’il en prend. court-circuit: donne plus d’énergie qu’il en prend à chaque cycle. Le circuit explose.

Circuit en parallèle La source est une pile avec une différence de potentiel (U) fixe aux bornes. Les résistances (Rn) sur le circuit sont fixes. La résistance du fil est 0Ω. La résistance équivalente du circuit correspond à la résistance totale du circuit. Elle se calcule ainsi: Le courant est différent dans chaque branche mais toutes les charges reviennent à la pile: Le voltage perdu dans chaque branche est égal au voltage gagné par la pile.

Loi de Kirchoff Calcul sur des circuits parallèle/série Loi des noeuds (I) Loi de U Req Série Itotal = I1=I2 Usource= U1+U2 R1+R2... Parallèle branches qui entrent = branches qui sortent Usource=U1=U2 Les électrons ne sont pas détruits Le voltage gagné égale le voltage perdu

Les fonctions électriques Chaque composante du circuit a un rôle: alimentation produire du courant (pile) conduction faire circuler le courant (fils) isolation limiter la circulation normale du courant (plastique) protection bloquer un courant anormal (fusible) commande contrôler l’ouverture et la direction du courant (interrupteur) transformation utiliser le courant (ampoule, moteur)

La production d’électricité Le fonctionnement des centrales électriques nécessite deux transformations d’énergie. La turbine reçoit l’énergie naturelle (hydraulique, éolienne, thermique de la vapeur) et la transforme en énergie mécanique. L’alternateur reçoit l’énergie mécanique de la turbine et la transforme en énergie électrique. le courant électrique produit est généralement un courant alternatif (AC).

Puissance (P) Mesure la quantité d’énergie échangée dans un laps de temps. Unité: le watt, noté W 1 W = 1 Joule par seconde = 1 J/s En électricité, la puissance est la quantité d’énergie qu’on peut extirper d’un circuit par seconde. elle dépend du nombre d’électrons et de leur voltage: (J/s = J/c • c/s)

Champ magnétique Tout objet magnétique a une paire de pôles: nord et sud. Loi: si 2 aimants: les pôles opposés s’attirent et les semblables se repoussent. si 1 aimant + 1 ferromagn: s’attirent toujours Ligne de champ: flèche orientée selon le Nord d’une boussole placé à côté de(s) l’aimant(s). intérieur de l’aimant: va du sud au nord extérieur: sort du nord et entre dans un sud Pôle nord de la Terre est un pôle sud magnétique.

Électromagnétisme Il existe une relation étroite entre l’électricité et le magnétisme. des charges en mouvement créent un champ magnétique. Courant dans un fil droit si le pouce droit est le courant, les doigts sont dans le sens du champ magnétique. Courant dans un solénoïde spire: enroulement du fil électrique les doigts suivent les spires et le pouce droit indique le pôle nord.

Fonction mathématique du courant P (W) P = U • I P = E/∆t I (A) U = R•I U (V) U = E/q E (J) I = q / ∆t E = U • q q (C) Symbole (Unité)

G Génératrice Fil entre dans le papier Fil sort du papier