Circuits électriques et loi d'Ohm
Identifier les composants d'un circuit électrique simple, distinguer un circuit en série et en dérivation, mesurer tension et intensité, énoncer la loi d'Ohm.
- →Reconnaître les symboles normalisés des composants
- →Différencier un circuit en série et en dérivation
- →Mesurer une tension à l'aide d'un voltmètre branché en dérivation
- →Mesurer une intensité avec un ampèremètre branché en série
- →Appliquer la loi d'Ohm U = R·I
- →Justifier le rôle d'une résistance et estimer un risque électrique
01Vocabulaire et symboles
| Composant | Rôle | Symbole normalisé |
|---|---|---|
| Pile / générateur | Source de tensionU en volts. Réponse : tension (en V) | |
| Lampe | Récepteur, transforme l'énergie électrique en lumière + chaleur | |
| Interrupteur | Permet d'ouvrircouper le courant. Réponse : ouvrir ou fermer le circuit | (ouvert) (fermé) |
| Résistance | Limite le courant, dissipe en chaleur (effet Joule) | |
| Voltmètre | Mesure la tension en volts (V) — branché en dérivation | |
| Ampèremètre | Mesure l'intensité en ampères (A) — branché en série | |
| Fusible | Protège le circuit en se rompant si l'intensité dépasse une valeur limite | |
| Moteur | Récepteur, transforme l'énergie électrique en énergie mécanique |
02Tension et intensité
Tension électrique U.La tension entre deux points caractérise le « débit » d'énergie. Elle se mesure en voltsunité SI. Réponse : volts (V), avec un voltmètre branché en dérivationRéponse : dérivation aux bornes du dipôle.
Intensité du courant I.L'intensité mesure la quantité de charges qui circulent par seconde. Elle se mesure en ampèresunité SI. Réponse : ampères (A), avec un ampèremètre branché en sériedans la boucle. Réponse : série.
1 A = 1 000 mA. Une lampe de poche absorbe environ 0,3 A. Le courant traversant le corps humain devient dangereux à partir de quelques dizaines de mA.
03Loi d'Ohm
Pour une résistance, la tension à ses bornes est proportionnelleRéponse : proportionnelle à l'intensité du courant qui la traverse : , où R est la résistance en ohms (ΩRéponse : Ω).
Modifie la tension de la pile et la valeur de la résistance. L'intensité I est calculée par la loi d'Ohm en temps réel ; l'éclat de la lampe traduit visuellement l'intensité.
Une pile de 4,5 V alimente un circuit avec une résistance de 90 Ω. Calculons I : I = U/R = 4,5/90 = 0,054,5 ÷ 90. Réponse : 0,05 A = 50 mA.
Exercices
Exercice 1— Identifier le circuitOuvrir
Dans une étable, deux lampes éclairent l'allée centrale. Si l'une grille, l'autre s'éteint aussi. Le circuit est-il en série ou en dérivation ? Justifier.
✓ Correction
En série : si l'une grille, le circuit est ouvert et plus rien ne fonctionne. En dérivation, chaque lampe est sur sa propre boucle ; si l'une grille, l'autre continue à fonctionner.
Exercice 2— Calculer une intensitéOuvrir
Une lampe de phare 12 V a une résistance de 4 Ω. Calculer l'intensité qui la traverse en fonctionnement.
✓ Correction
I = U / R = 12 / 4 = 3 A.
Exercice 3— Sécurité électrique au bâtiment d'élevageOuvrir
Le secteur fournit U = 230 V. La résistance moyenne du corps humain dans des conditions humides (pieds nus sur sol mouillé) est estimée à 1 000 Ω. 1) Quelle intensité traverserait alors le corps en cas de contact direct ? 2) Sachant qu'à partir de 50 mA le risque cardiaque est important, conclure et indiquer une mesure de prévention.
✓ Correction
1) I = 230 / 1 000 = 0,23 A = 230 mA. 2) C'est plus de 4 fois le seuil de dangerosité cardiaque : risque mortel. Mesures : disjoncteur différentiel 30 mA obligatoire, prises et appareils étanches IP44, gants et chaussures isolants, coupure générale avant intervention.