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Electricité - notions - cours
Il est important de comprendre et d'assimiler les notions de base en électricité pour pouvoir progresser dans ce domaine.
 | Tout d'abord la charge électrique : La matière se compose d'atomes avec des électrons qui ont une charge négative et qui gravitent autour du noyau de l'atome qui contient autant de protons chargés positivement ; mais certains électrons peuvent circuler librement : ce déplacement d'électrons constitue le courant électrique. Le courant électrique se transmet à plusieurs milliers de kilomètres par seconde, car les électrons, qui n'avancent que d'une fraction de millimètres par seconde, s'entrechoquent provoquant la propagation de l'énergie. La charge d'un électron est de |
 | Le circuit électrique est une boucle fermée, ininterrompue, comportant nécessairement un générateur et un ou plusieurs récepteurs, des conducteurs qui permettent au courant de circuler et un ou plusieurs interrupteurs permettant d'ouvrir ou de fermer le circuit. Lorsque l'interrupteur 'ouvre' le circuit, les câbles ne sont plus connectés et le courant ne passe pas. |
 | L'intensité est la quantité d'électricité (ou de charges) qui circule, par seconde, dans un circuit électrique : Pour reprendre l'analogie du cours d'eau, l'intensité correspond au débit du fleuve (i.e. à la quantité d'eau qui circule par seconde). |
 | La tension : c'est une différence de potentiel électrique entre deux points qui provoque un déplacement des charges électriques. On peut comparer la tension à une différence d'altitude entre deux points de la rivière, qui met l'eau en mouvement d'autant plus rapidement que cette différence est élevée. Ce sont les prises électriques qui fournissent la différence de potentiel, générée par les centrales électriques : dans l'Union européenne, la tension est de 230 volts (110 volts aux Etats-Unis) pour les particuliers. Dans le cas d'une pile, la borne négative possède un excès d'électrons qui sont en défaut à la borne positive ; le potentiel est maximal à la borne positive et minimal à la borne négative. Ce différentiel de concentration des charges ou différentiel de potentiel est appelé tension. |
 | Un générateur : c'est l'élément qui fournit du courant électrique en transformant une forme d'énergie quelconque (mécanique dans le cas d'une dynamo, solaire dans le cas d'une photopile, chimique dans le cas d'une pile ou d'un accumulateur, thermique dans le cas d'un thermocouple, hydraulique, nucléaire, etc.) en électricité. Le générateur entretient une tension à ses bornes. |
 | Un récepteur : c'est l'élément qui reçoit du courant électrique. Le récepteur transforme l'énergie électrique en une autre forme d'énergie (thermique dans le cas d'un radiateur, rayonnante dans le cas d'une lampe, mécanique dans le cas d'un moteur, chimique dans le cas d'un accumulateur en charge ou électrique dans le cas d'un transformateur) |
| L'énergie : c'est ce qui permet de fournir de la chaleur, de la lumière, un mouvement etc. Le générateur possède de l'énergie électrique car il fait circuler le courant. | |
| La puissance : c'est la quantité d'énergie fournie par le générateur par unité de temps | |
| La résistance : comme son nom l'indique, c'est la capacité d'une matière à s'opposer au passage du courant électrique, et donc le ralentir. | |
 | Le sens conventionnel du courant est le sens qui avait été choisi arbitrairement par Ampère pour désigner le sens dans lequel circulent les particules positives. Dans la réalité, ce sont les charges négatives qui sont responsables de la circulation du courant dans les métaux. |
Les unités et les appareils de mesure :
| e | Charge électrique | C : coulomb | Electromètre |
| I | Intensité | A : ampère (quantité de charges par seconde) | Ampèremètre |
| U | Tension | V : volt | Voltmètre |
| R | Résistance | Ω : ohm | Ohmmètre |
| P | Puissance | W : watt | Wattmètre |
| E | Energie | J : joule ; ou kWh (kilowatt-heure) | Compteur d'énergie |
Les formules de base :
| P=UxI | Un appareil consomme une puissance égale au produit de la tension à ses bornes, par l'intensité du courant qui le traverse (à un coefficient près dans le cas du courant alternatif) |
| U=RxI | La loi d'Ohm exprime le fait que l'intensité du courant est proportionnelle à la tension. Plus la résistance du matériau est faible (c'est le cas des conducteurs comme les fils de cuivre), et plus il laisse passer le courant. Au contraire, les matériaux isolants (comme le bois ou les plastiques) s'opposent au passage du courant |
| E=Pxt | L'énergie électrique consommée par un appareil est le produit de sa puissance consommée par la durée de fonctionnement. Un appareil puissant fournit beaucoup d'énergie en peu de temps (d'où P=E/t) |
A suivre...
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