Courant électrique

1. Schématiser un circuit électrique et ses éléments.
2. Comprendre la notion de courant électrique.
3. Déterminer le courant électrique dans une branche donnée d'un circuit électrique
4. Reconnaître les trois fonctions de base des éléments d'un circuit (la fonction d'alimentation, la fonction de conduction et la fonction de commande).
5. Se familiariser avec le programme de sciences et technologies (SCT-3061-4061).

Plus particulièrement, nous allons nous intéresser aux notions suivantes :

• la notion de courant électrique
• la conservation de la charge électrique
• la notion de tension électrique
• la conservation de l'énergie électrique
• les notions de fonction d'alimentation en lien avec la tension électrique, de fonction de conduction en lien avec la conservation de la charge électrique et de fonction de commande. 

Le circuit électrique

Un circuit électrique se compose d'un ensemble d'éléments qui assurent trois fonctions principales: la fonction d'alimentation, la fonction de conduction et la fonction de commande.


Dans notre circuit, c'est la pile qui assurera la fonction d'alimentation puisque c'est elle qui fournit le courant électrique. Ce sont l'ampoule et les fils conducteurs qui assureront la fonction de conduction car ce sont eux qui ont la capacité de laisser passer le courant. Finalement, c'est l'interrupteur qui assurera la fonction de commande puisque c'est lui qui donne la possibilité de permettre ou pas le passage du courant électrique dans le circuit. On construit un circuit en reliant les différents éléments entre eux et lorsqu'on ferme l'interrupteur, le courant électrique circule dans le circuit et c'est ainsi que l'ampoule s'allume.


Pour simplifier le partage d'informations entre nous et pour faciliter la conception de nouveaux circuits, chaque élément d'un circuit possède un symbole qui lui est propre tel qu'expliqué dans la vidéo ci-dessus.


Considérons d'abord les éléments qui assurent la fonction d'alimentation. Dans notre circuit, il s'agit de la pile. La pile a pour symbole deux traits parallèles dont le plus long correspond à la borne positive et le plus court à la borne négative.


Ensuite, si nous considérons les éléments qui assurent la fonction de conduction, nous en avons deux sortes: les fils conducteurs et une ampoule. Les fils sont représentés par des traits et l'ampoule par différents symboles circulaires.


Finalement, dans notre circuit c'est l'interrupteur qui assure la fonction de commande et ce dernier a pour symbole un trait ouvert ou fermé.

Les vidéos nous ont montré une source électrique qui fournissait le courant nécessaire pour allumer une petite ampoule électrique. La figure ci-dessous en est la représentation schématique.

À l'intérieur de la pile, il se produit une réaction chimique qui pousse les électrons vers une extrémité de la pile (dite la borne négative) laissant positive l'autre extrémité (la borne positive). Lorsque l'ampoule est branchée et l'interrupteur est fermé, les électrons peuvent circuler dans le fil pour rejoindre la borne positive de la pile créant ainsi un courant électrique.


Un ensemble de 6250000000000000000 électrons correspond à une charge électrique négative de     1 Coulomb, un électron ayant une charge négative.




Par convention, on dit que le courant circule de la borne positive vers la borne négative, c'est-à-dire dans le sens contraire du déplacement réel des électrons.

Le courant électrique

On définit le courant électrique comme étant la quantité de charges qui passent en un point du circuit électrique à chaque seconde.  Le courant électrique se symbolise par la lettre ''I'' et se mesure en Ampères dont le symbole est ''A''.

Ainsi un courant de 1 A correspond à une charge de 1 Coulomb passant en un point du circuit à chaque seconde

La conservation de la charge électrique

Dans un circuit électrique on retrouve des éléments alimentés par des sources de courant. Ces derniers sont reliés par des fils conducteurs constituant les branches du circuit. On appelle ''noeud'' le point de jonction de plusieurs branches.

La conservation de la charge reflète l'idée que les électrons circulant dans une branche d'un circuit ne peuvent pas disparaître et vont poursuivre leur route jusqu'à la source. Ainsi, lorsque le courant arrive à un noeud, il peut se diviser, mais la somme des courants entrant dans un noeud sera toujours égale à la somme des courants sortant de ce noeud.

Le point A du circuit de la figure 2 ci-dessous représente un noeud et comme le courant arrivant au point A est de 10 A, la somme des courants quittant le point A sera également de 10 A. Sachant que le courant circulant dans la branche AB est de 8 A,  le courant circulant dans la branche CD sera de 2
A.


Dans les figures qui suivent, les petits cercles représentent des ampèremètres alors que les petits rectangles représentent des consommateurs.

Exercices

Calculez le ou les courants manquants dans les figures suivantes:


a)

b)

Repères culturels

Vous voulez  remplacer vous ampoules électriques traditionnelles à filament incandescent ? Êtes-vous bien informé pour le faire ? Laquelle choisiriez-vous ?

Ampoule à filament incandescent

Ampoule fluocompacte

Ampoule à DEL

À vous la parole!

Petite question: lorsque la lumière est allumée, l'interrupteur est-il ouvert ou fermé?