Ministère chapitre 5 Flashcards
(15 cards)
STE : Lois de Kirchhoff
Les lois de Kirchhoff
- relation entre intensité du courant, différence de potentiel, résistance dans circuit parallèle + série
- basées sur loi de la conservation de la charge + loi de la conservation de l’énergie
Première loi de Kirchhoff :
- intensité du courant
- charges devant embranchement → séparation dans l’un ou l’autre → NB charges entrent dans noeud/composantes = NB charges sortent
⇒ Loi de la conservation de la charge
Seconde loi de Kirchhoff :
- différence de potentiel
- dans circuit, charges acquièrent qté énergie avec source de courant → charges doivent transmettre entièreté énergie avant retour à source → énergie totale charges = énergie totale transférée par charge, peu importe parcours
⇒ Loi de la conservation de l’énergie
STE : résistance graphique
La résistance
- ch/ composante circuit a fonction précise → transformer É électrique en autre forme É = résistances
- différentes formes : éléments chauffants grille-pain (É électrique → É thermique), pales ventilateur tournent grâce É mécanique produite par moteur
→ éléments chauffants + moteurs transforment É électrique en autres formes É → diminuer qté É transportée par charges
- Dans circuit électrique : résistance = entrave +- importante au passage courant
→ + résistance grande, + courant doit dépenser É pour passer
Résistance électrique : capacité matériau de s’opposer au passage du courant électrique
- symbole : R
- unité de mesure : ohms (Ω)
- résistance = effet inverse que source de courant sur les charges → abaisse niveau É au lieu augmenter
- 1 ohm = différence potentiel de 1 volt par ampère
→ 1 Ω = 1 V/1 A
Facteurs influant sur résistance d’une substance au passage du courant
Nature de la substance :
- mauvais conducteurs = ++ grande résistance que bons conducteurs
Longueur :
- + élément/fil long, + résistance au passage du courant
Diamètre :
- élément diamètre petit → + résistance que élément avec gros diamètre
Température :
- élément chaud = + résistance que élément froid
STE : valeur résistance
La résistance électrique
- composante pour limiter passage des électrons dans circuit électrique
- valeurs différentes (ohms)
- code de coupleurs pour valeur :
Code de couleur :
- 1ère bande : 1er chiffre de la valeur
- 2e bande : 2e chiffre de la valeur
- 3e bande : 3e chiffre
- 4e bande : multiplicateur
- 5e bande : tolérance (%)
STE : Solénoïde
Champ magnétique d’un solénoïde
-intensifier champ magnétique fil conducteur en l’enroulant en boucles de façon régulière → solénoïde : constitué fil conducteur enroulé en plusieurs boucles (spires) + parcouru par courant électrique → créer champ magnétique comme aimant avec pôle N+ S
- intensité champ magnétique au max : centre du cylindre
- intérieur : lignes champs parallèles
- extérieur : lignes champs comme aimant droit
Règle de la main droite :
-doigts autour : sens conventionnel du courant (+ → -)
- pouce : direction des lignes de champ magnétique dans solénoïde (S-N)
Facteurs influençant intensité du champ magnétique d’un solénoïde : → transformer en électroaimant en insérant substance ferromagnétique à l’intérieur (noyau)
- augmenter intensité du courant électrique passant dans solénoïde
- ajouter nouvelles boucles (spires) au solénoïdes pour 1 même longueur
- utiliser 1 noyau contenant + substances ferromagnétiques
Utilisation solénoïdes dans applications technologiques :
- Électroaimant : soulever charges lourdes
- Moteur : électroaimant → moteurs électriques
- hauts-parleurs : électroaimant → hauts-parleurs
Différence entre aimant + solénoïde :
-champ magnétique solénoïde allumé + éteint à volonté → aimant non
- peut modifier direction lignes de champs magnétiques solénoïde → inverser direction courant électrique
→ pas inverser pôles aimant
-peut modifier intensité du champ magnétique solénoïde → pas aimant
⇒ solénoïde très utilisés dans applications technologiques + facil transformer solénoïde en électroaimant
STE : intensité du courant
Intensité du courant
- NB charges circulant en 1 point du circuit électrique par seconde
- symbole : I
- unité de mesure : ampère (A)
- 1 courant de 1 ampère = 1 charge de 1 coulomb passe dans circuit à chaque seconde
→ 1 A = 1 C/1 s
- ampèremètre mesure intensité courant : compte NB charges circulant en 1 point donné du circuit pendant 1 sec → installation en série
Formule intensité du courant dans circuit
I = q/∅t
I = intensité du courant (A)
q = charge (C)
∅t = intervalle de temps (s)
STE : différence de potentiel
Différence de potentiel
- potentiel électrique : énergie pouvant être fournie par chacune des charges d’un courant électrique → déplacement 1 point à autre dans circuit → charges transfèrent énergie à d’autres composantes
- différence de potentiel : quantité énergie transférée entre 2 points de circuit électrique
- + différence de potentiel grande, + qté énergie transférée importante
- symbole : U
- unité de mesure : volt (V)
- 1 volt = 1 énergie de 1 joule fournie par 1 charge de 1 coulomb
→ 1 V = 1 J/1 C
- instrument de mesure différence de potentiel : voltmètre → calcule qté énergie transférée à 1 élément du circuit par chacun des charges → installée à entrée + sortie de l’élément en parallèle
→ mesure Énergie transférée source de courant électrique aux charges + énergie transférée des charges aux éléments du circuit
Formule différence de potentiel
U = E/q
U = différence de potentiel (V)
E = énergie transférée (J)
q = charge (C)
STE + ST : Loi d’Ohm
La loi d’Ohm
- pour une résistance donnée : différence de potentiel dans circuit électrique est directement proportionnelle à intensité du courant
- seulement pour conducteurs et NON : isolants ou semi-conducteurs
Formule mathématique de la loi d’Ohm :
U = RI
R = U/I
I = U/R
U = différence de potentiel (V)
R = résistance (Ω)
I = Intensité du courant (A)
STE : résistance équivalente
Résistance équivalente
- valeur résistance totale
- avec Loi d’Ohm + Lois de Kirchhoff
En série :
Réq = R1 + R2 + R3 +…
Somme de toutes les résistances
En parallèle :
Réq = 11R1+1R2+1R3+…
- valeur Réq toujours inférieure à valeur + petite résistance
- peut trouver valeur résistance chacune des composantes (R = U/I)
ST : charges électrique
Charges électriques :
- propriétés des protons + électrons → protons positifs et électrons négatifs
- charges électriques proton + électrons même sauf signes contraires
- protons fortement retenus dans noyau → pas transférables
- électrons de valence transférables d’un atome à l’autre
→ corps chargé négativement : surplus électrons
→ corps chargé positivement : déficit d’électrons
- unité de mesure : coulomb (C) → 1 coulomb = charge de 6,25 x 10 à la 18 électron/proton
- symbole : q/Q
- 1 coulomb = multitudes de charge élémentaire → charge de 1 électron/proton
- charge électrique : charge de 1 électron/proton = 1,602 x 10 à la -19 C
ST : électricité statique
Électricité statique
- ensemble phénomènes liés aux charges électriques au repos accumulées en un point donnée, suite à transfert d’électrons d’un corps à l’autre
- Électroscope à feuille permet détecter électricité statique : toucher la sphère avec objet chargé → charge transmise à tige métallique → 2 feuilles bout tige acquièrent même charges → repoussent
- objets électrisés pas pour éternité
- déchargent lentement en se combinant molécules d’eau dans air ambiant → effet électricité statique moins fréquents en temps humide
- déchargent rapidement : 2 objets signes contraires à proximité/en contact → décharge électrique → parfois étincelle : électrons traverser air qui chauffe + devient lumineux
ST : électrisation de la matière
Électrisation de la matière
Par frottement
- frotter 2 corps neutres → certains atomes arrachent électrons des autres atomes → 2 corps chargés de signes contraires
- dépend affinité à recevoir/donner électrons → série électrostatique : liste indiquant force d’attraction des matériaux pour les électrons quand entrer contact avec autres matériaux
Par conduction
- contact entre objet électrisé + objet neutre → charges se partagent entre 2 objets → 2 corps chargés de mêmes signes MAIS charge + faible que objet chargé de départ
Par induction
- sans contact var forces électriques agissent à distance
- approche objet électrisé + objet neutre → charges signes opposés s’accumulent progressivement du côté du second objet qui fait face à l’objet chargé/séparation des charges dans objet non chargé
- Si second objet = conducteur → NB égal de charges inverses s’accumulent de l’autre côté → Loi conservation de la charge
- Si second objet = isolant → charges contraires se neutraliseront dès éloignement objet chargé
Induction = séparation charges dans conducteur neutre
- si objet est isolé : redeviendra neutre dès objet chargé s’éloigne → charges contraires se neutraliseront mutuellement
- si objet contact avec conducteur : partie charges accumulées côté conducteur : transférées par conduction → éloignement objet chargé = objet portera charge signe contraire
ST : circuits électrique
Circuit électrique
- montage permettant charges électriques de circuler en boucle
- dans tous appareils électriques
- minimum 3 composantes : source d’énergie électrique, résistance, fils conducteurs
→ source d’énergie électrique : créer différence de potentiel (volts)
→ résistance : éléments utilisant énergie électrique (ampoule, élément chauffant) (Ohms)
→ fils conducteurs : circulation charges entre sources + composantes → intensité du courant (ampères)
- représentation avec schéma + symboles
- sens : sens conventionnel du courant (+ au -)
- circuit avec 2 éléments ou + = relié différentes façons
Circuit en série
- éléments branchés uns à la suite des autres
- aucun embranchement
- courant ne peut suivre qu’un seul chemin
Caractéristiques :
- si 1 composante défectueuse → arrêt du circuit → charges plus pouvoir circuler
- énergie utilisée par chaque résistance s’additionne → 1 résistance ajoutée = moins énergie dispo pour chacune
- fusible + disjoncteur installés en série
Circuit en parallèle
- circuit avec au moins 1 embranchement
- courant peut suivre différents parcours
- noeud : endroit où circuit se sépare en différents chemin OU endroit où se fusionnent
Caractéristiques :
- Si 1 éléments défectueux → éléments dans autre embranchement continuent de fonctionner →, courant circule toujours
- Effet résistance partagé entre différents chemins → Résistance totale diminue au lieu d’augmenter + on en ajoute
- Intensité du courant partagé entre différentes résistances : 1 résistance ajoutée → augmente demande courant → risque surcharge → utile installer dispositifs de protection (fusible, disjoncteur)
ST : relation puissance + énergie électrique
Puissance électrique
- quantité de travail (qté énergie qu’il peut transformer pendant 1 certaine période de temps) que peut accomplir un appareil électrique par seconde
- + appareil puissant, + travaille rapidement
- + appareil effectue travail dans intervalle temps donné, + puissant
→ mesure du taux de transformation de É électrique
- symbole : Pé
- unité de mesure : watt (W)
- puissance 1 watt = travail de 1 joule/sec
→ 1 W = 1 J/1 s
Équation mathématique de la puissance électrique
Pé = W/∅t
Pé = puissance électrique (W)
W = travail (J)
∅t = temps requis (s)
Équation mathématique de la puissance électrique en fonction différence de potentiel à ses bornes et intensité du courant électrique
Pé = UI
Pé = puissance électrique (W)
U = différence de potentiel (V)
I = intensité du courant (A)
Relation entre puissance et énergie électrique
- possible calcule qté É électrique consommée par appareil en multipliant puissance électrique par temps
→ 1 W x 1 s = 1 J
- aussi possible exprimer É électrique en kilowattheures (kWh)
→ 1 kWh = 1000 W x 3600 s = 3 600 000 J
Formule mathématique pour relation entre puissance électrique et É électrique
E = Pé∅t
E = énergie électrique consommée (J ou kWh)
Pé = puissance électrique (W ou kW)
∅t = intervalle de temps (s ou h)
ST : force d’attraction + répulsion
Force d’attraction et de répulsion électrique :
- Charges électriques de même signe se repoussent
- charges électriques de signes opposés s’attirent
- force qui permet attraction/répulsion entre charges = force électrique
- charges électriques pas créées ni détruites → seulement transférées d’un corps à l’autre + neutre = autant protons que électrons → Loi de la conservation de la charge
Forces d’attraction et de répulsion magnétiques :
-tous les aimants : pôles N+S
- Convention : pôle N aimant = partie orientée naturellement vers pôle magnétique de la Terre situé + près de pôle N géographique → autre extrémité = pôle S
- si fragmenté 1 aimant → chaque mcx propre pôle N+S → autant nouveaux aimants
- théoriquement impossible isoler pôle N+S → pas possible créer monopole
- pôles magnétiques contraires s’attirent
- pôle magnétiques semblables se repoussent
ST : champ magnétique d’un fil parcouru par un courant
Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique
-boussoles déviés à proximité fil parcouru par courant électrique
→ lignes champs magnétique formées autour fil + direction dépend sens du courant électrique
Règle de la main droite :
-pouce : sens conventionnel du courant (+→ -)
- doigts autour fil : direction lignes de champ magnétique → forment cercle autour fil
→ si courant change de sens → charges bougent dans autre sens → champ change direction (sens horaire/antihoraire)
Symboles :
- point : courant sort feuille (vers le haut, + en bas)
- X : courant entre dans feuille (vers le bas, + en haut)
Facteurs influençant intensité du champ magnétique d’un fil droit :
Nature du fil conducteur :
- utilisation métaux facilite passage courant → champ magnétique + intense
Intensité du courant électrique :
- + intensité grande dans fil → + champ magnétique puissant
