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Le signal : Loi fondamentale de l’électricité

I) Symbole et représentation

En électricité une borne est là où l’on peut brancher un fils.
La plupart des éléments simple sont des dipôles, des éléments qui ont deux bornes.
Les symboles des dipôles sont les suivants :


Les fils sont symbolisés par des trait verticaux ou horizontaux.
Par soucis de clarté on ne place pas de dipôles dans les coins.
Le courant a un sens, il va de la borne positive du générateur vers la borne négative.
Dans un circuit électrique on peut brancher les dipôles de deux manière différentes :
- en série lorsque les dipôles se suivent et sont sur la même boucle :



- en dérivation lorsque les dipôles ne sont pas sur la même boucle :

II) grandeurs électrique

A) l’intensité

L'intensité est relié à la quantité d'électricité parcourant le circuit, elle est notée I.
Cette grandeur a pour unité l'ampère de symbole A.
L'ampèremètre sert à mesurer l'intensité dans un circuit électrique, il se branche en série et son symbole est
L’intensité se symbole sur un schéma par une flèche situé sur le fil électrique :

On définie une branche comme étant une partie du circuit parcouru par une même intensité :

Si on fait une analogie avec l’eau l’intensité serait le débit, le volume d’eau passant par seconde.

B) La tension

La tension est une grandeur qui correspond à la différence de potentiel entre deux points dans un circuit électrique, elle est notée U.
La tension se mesure en volt, noté V, à l'aide d'un voltmètre branché en dérivation.
Le symbole du voltmètre est
La tension se symbolise sur un schéma par une flèche à côté du dipôle dans le sens du courant si c’est un générateur, dans le sens opposé du courant si ce n’est pas un générateur :

Si on fait une analogie avec l’eau, la tension serait la différence de hauteur qui permet de mettre l’eau en mouvement.

C) La résistance

La résistance mesure la difficulté avec laquelle le courant se déplace dans un conducteur.
La résistance, de symbole R, se mesure en ohm (noté Ω) avec un ohmmètre, la résistance d’un dipôle se mesure lorsque le dipôle n’est pas dans un circuit.
Le symbole du ohmmètre est

III) Lois des circuits électriques

A) La loi des nœuds

Dans un circuit électrique la somme des intensités qui arrivent sur un nœud (carrefour) est égale à la somme des intensités qui en partent.
Exemple :


B) Loi des mailles

Dans une maille, la somme des tensions le long de la maille est nulle.

Ici on Uad – Uab – Ubc – Ubd = 0

IV Caractéristiques des dipôles

A) Caractéristiques d’un résistor

Aux bornes d’une résistance électrique la tension et l’intensité sont proportionnelle c’est la loi d’Ohm :

U = R x I

Avec :
U la tension en volt
R la résistance en ohm
I l’intensité en ampère

On peut tracer la caractéristique d’un dipôle : c’est la courbe qui représente la tension en fonction de l’intensité, soit U = f(I).
Ici on a bien la tension qui est proportionnelle à l’intensité et le coefficient directeur de la droite est la résistance du dipôle.

B) Caractéristique d’un générateur

La tension électrique est une grandeur qui mesure la différence de potentiel (nombre de charge) entre 2 points d’un circuit. Elle se note U et se mesure en volt (V).
Pour une source de tension idéale la tension ne varie pas avec l’intensité.
U = E


L’ordonnée à l’origine est appelée force électro-motrice (fem) et elle peut être notée E ou U0.
La fem est la tension aux bornes d'un générateur à vide, c’est la tension qui met en mouvement les électrons dans un circuit, elle se mesure en volt.

Pour une source de tension continue réelle la tension diminue quand l’intensité augmente.
U = E - rI

Avec r la résistance interne du générateur
Une source réelle est modélisée par une source idéale en série avec une résistance.


On modélise un source réelle de la manière suivante:

C) Point de fonctionnement

Le point de fonctionnement est le point d’intersection des caractéristiques d’une résistance et d’un générateur.
Par exemple dans le circuit suivant :


On a le point de fonctionnement P suivant :