Cours de courant électrique continu TCS Biof

 

Le courant électrique continu

Situation problème :

Imaginez un monde sans électricité. Pas de téléphones, pas d’ordinateurs, pas de lumière la nuit. L’électricité est une partie essentielle de notre vie quotidienne, et l’un des types d’électricité que nous utilisons souvent est le courant électrique continu.

    I-         Types d’électricité :

1-    Electrisation par frottement :

a.    Expérience :

On frotte un bâton en ébonite contre une peau de chat, comme on frotte un utre bâton de verre.

b.     Conclusion 

L’électrisation de matière s’explique par un transfert par frottement de particules chargés d’électricité négative (électron) d’un corps à un autre,

2-    Types d’électricité :

·       Les corps qui captent les électrons, se chargent négativement (l’ébonite par exemple),

·       Les corps qui perdent les électrons, se chargent positivement (le verre par exemple).

Conclusion :

·       La charge électrique est une grandeur mesurable, elle peut être positive ou négative, notée Q, elle s’exprime en Coulomb (C),

·     Chaque électron porte une charge négative .

  II-         Courant électrique continu :

1-    Courant électrique continu :

a-    Activité : Réalisons le montage suivant :  On ferme l’interrupteur K :

Noter le sens de rotation du moteur M,

Inversons les connexions aux bornes de générateur. Noter à nouveau le sens de rotation du moteur M.

·       Les électrons libres des métaux se déplacent à travers des fils de connexion du pôle négatif vers le pôle positif du générateur, ce déplacement des électrons constitue le courant électrique,

·       En général, un courant électrique est un mouvement d’ensemble des porteurs des charges électriques (les électrons dans les conducteurs et les ions dans des solutions électrolytiques)

b-    Conclusion :

Le courant électrique continu, garde une intensité I au cours du temps qui s’exprime en Ampère (A), il circule dans le même sens.

c-     Sens conventionnel du courant :

·       Par convention, le courant électrique circule de la borne positive vers la borne négative à l’extérieur du générateur,

·       Les électrons dans les métaux et les anions dans les solutions électrolytiques se déplacent dans le sens contraire de sens conventionnel du courant électrique,

·       Les cations dans les solutions électrolytiques se déplacent dans le même sens du courant,

2-    Intensité du courant électrique :

L’intensité du courant électrique c’est la quantité des charges qui travers la section du conducteur par unité du temps. Elle est donnée par la relation suivante : . Q : Quantité d’électricité en Coulomb (C)

Avec  pour les électrons et  est le nombre des électrons et  est la charge élémentaire.

Et  pour les ions avec α est le nombre des charges portées par chaque ion et : le nombre des ions.

Exemples : Pour , α=2 ; , α=1 ; , α=2 et , α=1.

III-         Mesure de l’intensité du courant électrique :

1-    Ampèremètre :

a.     Expérience : On considère le montage électrique suivant : Pour mesurer l’intensité du courant qui travers un dipôle, il faut brancher un ampèremètre en série avec ce dipôle

b.     Remarque :

On constate que les deux ampèremètres sont indiqués les mêmes intensités I₁=I₂=…A  

2-    Lecture de l’intensité :

Dans le cas d’un ampèremètre à aguille à plusieurs calibres, la valeur de l’intensité est donnée par la relation suivante :  avec c : le calibre ; n : nombre indiqué par l’aiguille et N : nombre de division du cadran.

Remarque :

·       L’incertitude absolue est donnée par la relation suivante :  avec  est la classe de l’appareil,

·     L’encadrement de l’intensité réelle est : ,

·         L’incertitude relative est donnée par la relation suivante :  .

1-    Loi des nœuds :

c.     Conclusion :

La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent. Donc .

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Application 1 : On mesure l’intensité d’un courant électrique par un ampèremètre dont les réglages sont représentés sur la figure ci-contre :

1-    En observant les réglages, répondre aux questions suivantes :

a-    Mesure-t-on l’intensité d’un courant continu ?

b-    Quelle est le calibre utilisé ?

c-    Sur quelle échelle a-t-on avantage à lire ?

2-    Lecture de l’intensité mesurée :

a-    Déterminer la valeur de l’intensité I,

b-    Calculer l’incertitude absolue de cette mesure,

c-    Encadrer le résultat de la mesure,

d-    Calculer l’incertitude relative de la mesure. 

3-    On refait la mesure, en utilisant le calibre C=1A :

a-    Quelle graduation va indiquer l’aiguille ?

b-    Calculer l’incertitude absolue de cette mesure,

c-     Encadrer le résultat de la mesure,

d-    Calculer l’incertitude relative de la mesure.

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Application 2 :

1-    On considère le montage suivant :

On donne : I₁=1A ; I₂=0,6A et I₃=0,2A :

Calculer I₄ ; I₅ et I₆

2-    Une quantité d’électricité  traverse une section (S) d’un fil conducteur en 2min.

On donne : :

a-    Calculer l’intensité du courant électrique I dans le fil

b-    Calculer le nombre d’électrons qui traversent la section (S).