L’ELECTRICITE AUTOMOBILE

1 – L’INTENSITE DU COURANT DEFINITION C’est la quantité d’électrons traversant une section d’un circuit en une seconde Unité : L’ampère (A) Par analogie avec un circuit hydraulique, on peut assimiler l’intensité du courant au nombre de litres d’eau passant dans un tuyau. Si dans la réalité, les électrons se déplacent par convention, la flèche de déplacement du courant est du - + du + -

LA MESURE Au même titre qu’un compteur d’eau se met dans le circuit d’alimentation de la maison, l’ampèremètre se branche en série de la même manière

2 – LA TENSION DU COURANT DEFINITION C’est la différence de potentiel entre 2 points d’un circuit. Unité : Le volt (V) Par analogie avec un circuit hydraulique, on peut assimiler la tension du courant à la pression de l’eau passant dans un tuyau. Pour qu’il y ait déplacement des électrons, il faut une différence de potentiels (une différence de pressions) entre les 2 pôles.

LA MESURE Au même titre que la pression de l’eau se mesure avec un manomètre monté en l’ajoutant au circuit. Le voltmètre se place de la même manière, c’est-à-dire en parallèle avec l’élément à mesurer.

3 – LA RESISTANCE DEFINITION C’est la difficulté qu’ont les électrons à circuler dans le conducteur. Unité : L’ohm (Ω) Par analogie avec un circuit hydraulique, on peut assimiler la résistance d’un élément à la difficulté qu’à l’eau à passer dans le tuyau. L’eau a d’autant plus de difficultés à circuler que : - la section du tuyau est petite - la longueur du tuyau est grande

Pour un conducteur, c’est identique Pour un conducteur, c’est identique. La résistance R(Ω) varie en fonction : - de la section du fil (m2) Longueur L - de la longueur du fil (m) - mais également de la matière du fil (Ω x m) Matière ρ R = ρ x (L / S) Section S Exercice : Calculez la résistance d’un fil de cuivre (ρ = 1.6 x 10 -8 Ωm) de 1.5 mm de diamètre et de longueur 100 m. Calcul de la section du fil S = (π x D2 ) / 4 = ( 3.14 x 0.0015 2) / 4 = 1.76 x 10 -6 m2 Application de la formule : R = 1.6 x 10 -8 x (100 /(1.76 x 10 -6)) = 0.9 Ω, ce qui est une faible résistance. Lorsque la quantité d’électrons est trop importante pour la section du fil, celui-ci C’est sur ce principe que sont protégés les circuits électriques. Nous le verrons dans la suite du cours. (l’intensité du courant) chauffe et peut fondre

U = R x I 4 - LA LOI D’OHM APPLICATION Cette loi permet de calculer la tension (en V) d’un élément en fonction de la résistance R (en Ω) aux bornes de celui ci ainsi que de l’intensité (en A) qui le traverse. U = R x I Exercice : Calculez la tension aux bornes de la résistance. R = 15Ω I = 0.8A U U = 15 x 0.8 = 12 V On peut utiliser cette formule d’autres manières, pour calculer l’intensité en fonction de la résistance et de la tension ou la résistance en fonction de l’intensité et de la tension I = U / R R = U / I Exercice : Calculez le paramètre manquant en fonction des caractéristiques données : Ampoule feu de route : U = 12V I = 4.58A Bougie préchauffage : U = 12 V R = 0.8 Ω Démarreur : U = 12 V R = 0.07Ω R = U / I = 12 / 4.58 = 2.62Ω I = U / R = 12 / 0.8 = 15A I = U / R = 12 / 0.07 = 171.4A

Le fil se dénude et touche à la masse. Le courant a le choix : Ampoule R = 2.62Ω - il traverse l’ampoule pour l’allumer (R= 2.62Ω) - il part directement à la masse, la résistance est donc très faible (R = 0.01Ω) Or, le courant choisi toujours le chemin et part donc à la masse, la lampe Calculez l’intensité du courant qui traverse le fil dans ce cas Le fil peut il conduire autant de courant ? Que va faire le circuit électrique ? Que faut il faire ? le moins résistant. ne s’allume pas. I = U / R = 12 / 0.01 = 1200A NON Il va fondre Protéger le circuit

LA PROTECTION Témoin niveau liquide de frein et de frein à main Peugeot 806 Pour éviter la dégradation des circuits électriques en cas de problème, il est mis dans le circuit Il fonctionne suivant le principe de l’effet Joule vu précédemment, en l’occurrence lorsque l’intensité du courant est trop importante pour le conducteur, celui ci un fusible. fond. Fonte du conducteur Grosse intensité Court circuit + batterie Vers utilisation

La matière du conducteur est un alliage de plomb parce que sa température de fusion est « faible » La section de passage du courant est calculée en fonction de l’intensité à passer. Chaque couleur de fusible représente une intensité de passage. Dans une voiture, les fusibles et les relais sont regroupés sur des platines, une pour l’habitacle et souvent une autre dans le compartiment moteur.

P = U x I avec U en Volt et I en Ampère 6 - PUISSANCE ELECTRIQUE DEFINITION C’est la quantité d’énergie électrique utilisée par le consommateur. Unité : Le watt (W) APPLICATION P = U x I avec U en Volt et I en Ampère Exercice : en reprenant les exemples concernant la loi d’ohm, on vous demande de calculer la puissance de : d’une ampoule de feu de route d’une bougie de préchauffage d’un démarreur P = 12 x 4.58 = 55w P = 12 x 15 = 180w P = 12 x 171.4 = 2057w

7 - LES DIFFERENTS MONTAGES LE MONTAGE SERIE i1 i2 i3 R1 = 2Ω R2 = 5Ω R3 = 3Ω U1 U2 U3 i U= 12V Dans un montage série, i = i1 = i2 = i3 - l’intensité i est la même en tout point du circuit - la tension du générateur est égale à la somme des tensions des récepteurs U = U1+ U2 + U3 - la résistance du circuit est égale à la somme des résistances R = R1+ R2 + R3

- Calcul de la résistance totale du circuit : Exercice : Pour le montage proposé et en reprenant les formules précédentes, on vous demande de calculer : - la résistance totale R du circuit - l’intensité i du courant dans le circuit - la tension aux bornes de chaque résistance U1, U2 et U3 i1 i2 i3 R1 = 2Ω R2 = 5Ω R3 = 3Ω U1 U2 U3 i U= 12V - Calcul de la résistance totale du circuit : - Calcul de l’intensité du circuit : - Calcul de la tension U1 : - Calcul de la tension U2 : - Calcul de la tension U3 : R = R1 + R2 + R3 = 2 + 5 + 3 = 10Ω i = U / R = 12 / 10 = 1.2A U1 = R1 x i = 2 x 1.2 = 2.4V U2 = R2 x i = 5 x 1.2 = 6V U3 = R3 x i = 3 x 1.2 = 3.6V Ou, on sait que : U = U1 + U2 + U3 donc U3 = U – U1 – U2 donc U3 = 12 – 6 – 2.4 = 3.6V

LE MONTAGE PARALLELE i3 U1 U2 U3 U= 12V Dans un montage parallèle, i’’ - l’intensité entrante dans un nœud est égale à la somme des intensités sortantes du noeud i2 i = i’ + i1 i’ = i’’ + i2 i’ i1 - la tension est la même aux bornes des consommateurs U = U1 = U2 = U3 - La résistance R du circuit se fait d’abord en calculant son équivalence i 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = par exemple 0.15 S (siemens) R = 1 / 0.15 = 6.67Ω

- Calcul de la résistance totale du circuit : i’’ Exercice : Pour le montage proposé et en reprenant les formules précédentes, on vous demande de calculer : - la résistance totale R du circuit - la tension aux bornes de chaque résistance U1, U2 et U3 - les intensités i, i1, i2, i3 du courant dans le circuit R1 = 2Ω R2 = 5Ω R3 = 3Ω U1 U2 U3 U= 12V - Calcul de la résistance totale du circuit : i’’ 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/2 + 1/5 + 1/3 1/R = 0.5 + 0.2 + 0.33 = 1.03 Siemens R= 1 / 1.03 =0.97Ω i2 - Calcul de la tension aux bornes de chaque résistance U1, U2 et U3 i’ i1 U = U1 = U2 = U3 = 12V - Calcul de l’intensité du circuit : i = U / R = 12 / 0.97 = 12.4A i - Calcul de l’intensité i1 dans la résistance R1 i1 = U1 / R1 = 12 / 2 = 6A - Calcul de l’intensité i2 dans la résistance R2 i2 = U2 / R2 = 12 / 5 = 2.4A Vérification : i = i1 + i2 + i3 = 6 + 2.4 + 4 = 12.4A - Calcul de l’intensité i3 dans la résistance R3 i3 = U3 / R3 = 12 / 3 = 4A