Courants et tensions. Courant électrique. Potentiel – tensions.

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1 Courants et tensions. Courant électrique. Potentiel – tensions.
Dipôles. Puissance et énergie électrique. Lois générales de l'électricité en courant continu.

2 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Courant électrique. Nature du courant. Intensité du courant. Représentation de l’intensité. Mesure de l’intensité. Loi des nœuds. Lois générales de l'électricité en courant continu.

3 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Nature du courant. Le courant électrique est un déplacement de charges électriques dans la matière. Ions, électrons. Lois générales de l'électricité en courant continu.

4 Circulation des électrons.
Les électrons chargés négativement circulent : de la borne – vers la borne + du générateur. + - Lois générales de l'électricité en courant continu.

5 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Courant électrique Le sens de circulation conventionnel du courant électrique est de la borne + vers la borne - du générateur. + - Lois générales de l'électricité en courant continu.

6 Quantité d’électricité
L’unité de charge électrique est le COULOMB (C). La charge d’un électron est de : - 1,6 x 10-l 9 C. Lois générales de l'électricité en courant continu.

7 Lois générales de l'électricité en courant continu.
INTENSITÉ DU COURANT. L’intensité du courant est le quotient de la quantité d’électricité Q par la durée t de passage du courant. I en ampères. Q en coulombs. t en secondes. Lois générales de l'électricité en courant continu.

8 L’unité d’intensité est I’AMPÈRE (A).
Multiples : Le Kilo ampère : 1kA = 103 A. Sous-multiples : Le milliampère : l mA = 10-3 A. Le microampère : 1A = 10-6 A. Le nanoampère : 1nA = 10-9 A. Lois générales de l'électricité en courant continu.

9 Représentation d’un même courant électrique
Deux manières de représenter un courant de 3 mA circulant de A vers B. + - A B I = 3mA + - I = - 3mA A B Lois générales de l'électricité en courant continu.

10 Représentation de l’intensité.
Le courant électrique est représenté sur les schémas par une flèche qui n’indique pas forcément son sens réel. L’intensité du courant est une grandeur algébrique ; sa valeur est : - positive lorsque le courant circule dans le sens de la flèche. - négative dans le cas contraire. Lois générales de l'électricité en courant continu.

11 Utilisation de l’ampèremètre.
L’intensité se mesure avec un ampèremètre placé en série dans le circuit. Symbole de l’ampèremètre. A Lois générales de l'électricité en courant continu.

12 Définition d’un nœud et analyse.
Un nœud est un point de circuit ou aboutissent plusieurs conducteurs. La somme des courants arrivant à un nœud est égale à la somme des courants qui en partent. M + - Lois générales de l'électricité en courant continu.

13 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Récapitulons. Le circuit étudié comporte deux nœuds : N1 et N2. I est le courant principal, I1, I2 et I3 sont les courants dérivés. Les intensités des courants vérifient la relation : I = I1 + I2 +I3 . Lois générales de l'électricité en courant continu.

14 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Loi des Nœuds. Plus généralement, la somme des courants arrivant à un nœud est égale à la somme des courants qui en partent. Exemple de Nœud Lois générales de l'électricité en courant continu.

15 Lois générales de l'électricité en courant continu.

16 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Potentiels - Tensions. Différence de potentiel. Représentation de la tension. Potentiel de référence. Mesure des tensions. Loi des mailles. Ordres de grandeur des tensions. Lois générales de l'électricité en courant continu.

17 Différence de potentiel.
Le potentiel d’un point caractérise son niveau électrique il s’exprime en VOLTS (V). La circulation du courant électrique entre deux points d’un circuit est due à une différence de potentiel entre ces deux points. La différence de potentiel est aussi appelée tension elle s’exprime en VOLTS (V). Lois générales de l'électricité en courant continu.

18 Représentation de la tension.
La tension entre deux points A et B est notée UAB. UA est le potentiel du point A, UB celui du point B. UAB = UA – UB. UA en volts ; UB en volts ; UAB en volts. A B UAB Lois générales de l'électricité en courant continu.

19 U -> Grandeur Algébrique.
La tension est une grandeur algébrique représentée par une flèche. A B UAB A B UBA UAB = - UBA Lois générales de l'électricité en courant continu.

20 Potentiel de référence.
Le potentiel d’un point n’est pas mesurable, c’est un nombre qui dépend du point choisi comme potentiel zéro ou potentiel de référence. Lois générales de l'électricité en courant continu.

21 Potentiel en différents points.
0V 1.5V 3V 4.5V 1,5V A B C D Les tensions aux bornes des piles sont toujours les mêmes. Par contre, les potentiels soulignés dépendent du point de référence. -1.5V -3V 0V 1.5V A 1,5V B C D Lois générales de l'électricité en courant continu.

22 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Exemple : UAB = 7 V Dans la figure ci-contre : UAB = UA - UB. UAM = UA - UM. UBM = UB - UM. Calculez les potentiels. 5V -2V 0V A B M -2V 5V Lois générales de l'électricité en courant continu.

23 Lois générales de l'électricité en courant continu.
MESURE DES TENSIONS La tension se mesure avec un VOLTMÈTRE. Le voltmètre se monte en dérivation sur le circuit. Placer un voltmètre mesurant UAB . V A B Lois générales de l'électricité en courant continu.

24 Lois générales de l'électricité en courant continu.
LOI DES MAILLES. Un circuit fermé est une maille. Dans le montage, on peut définir 3 mailles : ABE; BCDE; ABCDE. A B C D E La somme algébrique des tensions rencontrées en parcourant une maille est nulle. Lois générales de l'électricité en courant continu.

25 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Étude de la maille ABEA. UAB+UBE+UEA = 0 V Une des tension de cette maille peut s ’écrire : UAE =UAB+UBE A B C D E Lois générales de l'électricité en courant continu.

26 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Dipôles. Définition. Caractéristiques d’un dipôle. Lois générales de l'électricité en courant continu.

27 Définition d’un dipôle.
Un dipôle est une portion de circuit comprise entre deux bornes (pôles). Résistance Lampe Générateur Lois générales de l'électricité en courant continu.

28 Caractéristique d’un dipôle.
Dipôle passif. Dipôle actif. Dipôle linéaire. Dipôle non-linéaire. Dipôle symétrique (non polarisé). Dipôle polarisé. I U (V) U I (A) Lois générales de l'électricité en courant continu.

29 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Puissance. Définition. Mesure de Puissance. Lois générales de l'électricité en courant continu.

30 Définition de la Puissance.
La puissance électrique mise en jeu entre deux points d’un circuit est égale au produit de la tension entre ces deux points par l’intensité du courant qui le traverse. P en Watts. U en Volts. I en Ampères. Lois générales de l'électricité en courant continu.

31 L’unité de puissance est le Watt.
Le dipôle générateur fournit de la puissance au circuit. Le dipôle récepteur absorbe de la puissance. U > 0 I > 0 U > 0 I > 0 Lois générales de l'électricité en courant continu.

32 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Mesure de la puissance. W * Mesure au wattmètre. Lois générales de l'électricité en courant continu.

33 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Énergie électrique. Définition. Rendement. Lois générales de l'électricité en courant continu.

34 Définition de l’énergie absorbée.
L’énergie électrique absorbée par un circuit est égale au produit de la puissance consommée par le temps de fonctionnement. W en joules P en watts t en secondes Lois générales de l'électricité en courant continu.

35 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Unité d’énergie L’unité d’énergie W est le Joule (J). Une autre unité d’énergie utilisée en électricité, est le watt-heure (Wh) et son multiple le kilowatt-heure (kWh). 1 Wh = 3600 J. 1 kWh = 3,6 x 106J. Lois générales de l'électricité en courant continu.

36 Lois générales de l'électricité en courant continu.
Exercice. Un radiateur électrique dont la puissance absorbée est de 1500 W a fonctionné 3 h. Calculer l’énergie absorbée en : Wh , en kWh , et en Joules . Lois générales de l'électricité en courant continu.

37 Lois générales de l'électricité en courant continu.
RENDEMENT Un récepteur électrique ou machine, absorbe de l’énergie électrique et la restitue sous d’autres formes. Ainsi un moteur électrique transforme l’énergie électrique qu’il absorbe en énergie mécanique. La transformation d’énergie s’accompagne toujours d’un dégagement de chaleur, c’est de l’énergie perdue. Lois générales de l'électricité en courant continu.

38 Bilan énergétique. MACHINE (Moteur,lampe alternateur…) Énergie absorbée. Énergie utile. Chaleur. Lors de la transformation, l’énergie est conservée : Énergie absorbée = Énergie utile + Chaleur soit : Wa = Wu + pertes Lois générales de l'électricité en courant continu.

39 Rendement d’un récepteur.
Le rendement d’un récepteur est égal : Au rapport entre la quantité d’énergie utile qu’il produit et la quantité d’énergie qu’il absorbe. Au rapport entre la puissance utile et la puissance absorbée. Wu énergie utile. Wa énergie absorbée. Pu puissance utile. Pa puissance absorbée. Lois générales de l'électricité en courant continu.

40 Lois générales de l'électricité en courant continu.
EXEMPLES Le générateur d’une centrale électrique de puissance utile 125 MW absorbe une puissance mécanique de 130 MW. 11-Calculer son rendement. 12-Quelle est l’énergie dissipée (perdue) en chaleur en une journée (24h) ? Quel est le rendement d’un radiateur électrique ? . Le rendement du générateur vaut Pu/Pa = 130/125 = 0.96 soit 96%. En une journée de fonctionnement, soit 24 h, l’énergie dissipée en chaleur est égale à : W = Pt avec P = Pa - Pu = 5 MW soit W = 5x24 = 120 MWh = 4,32 x 1011 J. Le rendement est un nombre sans unité, toujours inférieur ou égal à un. Il peut être exprimé par un pourcentage. . Le rendement d’un radiateur électrique, qui transforme en chaleur toute l’énergie qu’il absorbe est égal à l’unité soit 100 %. Lois générales de l'électricité en courant continu.