PHYSIQUE-CHIMIE · 2DE · SÉQUENCE 10 · CHAPITRE 11

👂 J'écoute

Les lois de l'électricité

Tensions, intensités, résistances : des grandeurs mesurables, des lois simples, et des schémas pour lire un circuit comme une carte.

SÉQ. 10 · OBJECTIFS

👂 J'écoute

À la fin de cette séquence, je sais…

  • schématiser les dipôles courants et le sens conventionnel du courant,
  • utiliser les lois d'unicité et d'additivité (série / dérivation),
  • énoncer la loi des mailles et la loi des nœuds,
  • appliquer la loi d'Ohm \(U = R\,I\) et repérer un point de fonctionnement,
  • exploiter un capteur résistif et une courbe d'étalonnage \(R = f(X)\).

SÉQ. 10 · MODE D'EMPLOI DU COURS

👂 J'écoute

Comment lire ce cours ?

  • 📝 À noter  je copie (surtout les lois et symboles),
  • 👂 J'écoute  je pose le stylo,
  • ✏️ À faire  je calcule / je légende avant la correction,
  • 🧪 À vivre  je manipule (TP mesures).

SÉQ. 10 · PLAN DU COURS

📝 À noter

0

Rappel collège

  • 0. Rappel collège
    • a. Symboles des dipôles
    • b. Sens conventionnel du courant
    • c. Série et dérivation
  • I. Les lois de l'électricité
  • II. La loi d'Ohm
  • III. Les capteurs électriques

SÉQ. 10 · 0. RAPPEL COLLÈGE

📝 À noter

0.a Symboles des dipôles courants

Un dipôle a deux bornes. Sur un schéma, on utilise les symboles normalisés (traits droits, angles droits, forme générale en rectangle).

+ −

pile

lampe

résistance

interrupteur
(ouvert)

A

ampèremètre

V

voltmètre

M

moteur

DEL

SÉQ. 10 · 0. RAPPEL COLLÈGE

📝 À noter

0.b Sens conventionnel du courant

📘 CONVENTION

Dans le circuit extérieur au générateur, le sens conventionnel du courant va de la borne + vers la borne −.

Les électrons se déplacent en sens inverse. On raisonne toujours avec le sens conventionnel sur les schémas.

+ − I sens conventionnel : + → −

SÉQ. 10 · 0. RAPPEL COLLÈGE

📝 À noter

0.c Association série et en dérivation

Série : un seul chemin pour le courant.

pile, L et R en série

Dérivation : plusieurs chemins.

+ L et R en dérivation

SÉQ. 10 · PLAN DU COURS

📝 À noter

I

Les lois de l'électricité

  • 0. Rappel collège
  • I. Les lois de l'électricité
    • a. Tension électrique
    • b. Loi des mailles (série)
    • b'. Conventions générateur / récepteur
    • c. Intensité et loi des nœuds
  • II. La loi d'Ohm
  • III. Les capteurs électriques

SÉQ. 10 · I. LOIS

📝 À noter

I.a Tension aux bornes d'un dipôle

  • Grandeur algébrique (peut être > 0 ou < 0).
  • Unité : volt (V).
  • Mesure : voltmètre en dérivation aux bornes du dipôle.
  • \(U_{AB} = -\,U_{BA}\)

On représente \(U_{AB}\) par un segment fléché de A vers B.

A B UAB V

SÉQ. 10 · I. LOIS

📝 À noter

I.b Loi des mailles (circuit série)

🧮 LOI DES MAILLES

Dans une maille orientée, la somme algébrique des tensions est nulle.

+ − 1 2 I UG U1 U2

En série (même \(I\)) :

\(U_G = U_1 + U_2\)

▼ conventions générateur / récepteur

SÉQ. 10 · I.b · CONVENTIONS

📝 À noter

Sens de \(U\) par rapport à \(I\)

On choisit le sens de la flèche de tension par rapport au sens du courant. Deux conventions :

📘 CONVENTION RÉCEPTEUR

I U

\(U\) et \(I\) ont le même sens.

Utilisée pour une résistance, une lampe… Loi d'Ohm : \(U = R\,I\).

📘 CONVENTION GÉNÉRATEUR

+ − I U

\(U\) et \(I\) ont des sens opposés.

Utilisée pour une pile / un générateur.

Sur le circuit série précédent : \(U_G\) en convention générateur, \(U_1\) et \(U_2\) en convention récepteur → \(U_G = U_1 + U_2\).

SÉQ. 10 · I. LOIS

📝 À noter

I.c Intensité et loi des nœuds

📘 INTENSITÉ

Unité : ampère (A). Mesure : ampèremètre en série.

🧮 LOI DES NŒUDS

La somme des intensités qui arrivent à un nœud égale la somme des intensités qui repartent.

\(I = I_1 + I_2\)

I I₁ I₂ nœud

En dérivation : \(U_G = U_1 = U_2\) (unicité des tensions) et \(I = I_1 + I_2\) (additivité des intensités).

SÉQ. 10 · I. LOIS · BILAN TP

🧪 À vivre

Ce que le TP a montré

CIRCUIT SÉRIE

\(I_1 \approx I_2 \approx I_3\) → unicité de \(I\)
\(U_G \approx U_1 + U_2\) → additivité des \(U\)

CIRCUIT EN DÉRIVATION

\(U_G \approx U_1 \approx U_2\) → unicité de \(U\)
\(I \approx I_1 + I_2\) → additivité des \(I\)

Toujours comparer aux erreurs de mesure près.

SÉQ. 10 · PLAN DU COURS

📝 À noter

II

La loi d'Ohm

  • 0. Rappel collège
  • I. Les lois de l'électricité
  • II. La loi d'Ohm
    • a. Conducteur ohmique
    • b. Caractéristique \(U(I)\)
    • c. Point de fonctionnement
  • III. Les capteurs électriques

SÉQ. 10 · II. LOI D'OHM

📝 À noter

II.a Conducteur ohmique et loi d'Ohm

📘 RÉSISTANCE

Un conducteur ohmique est caractérisé par sa résistance \(R\), en ohm (\(\Omega\)), mesurable à l'ohmmètre.

🧮 LOI D'OHM

\(U_{AB} = R \times I\)

\(U\) en V · \(I\) en A · \(R\) en \(\Omega\)

SÉQ. 10 · II. LOI D'OHM

📝 À noter

II.b Caractéristique tension-intensité

Pour un conducteur ohmique, la courbe \(U = f(I)\) est une droite passant par l'origine.

  • \(U\) et \(I\) sont proportionnels,
  • \(R\) = coefficient directeur de la droite.
I U U = R · I ΔI ΔU pente = R = ΔU/ΔI

SÉQ. 10 · II. LOI D'OHM

📝 À noter

II.c Point de fonctionnement

📘 DÉFINITION

Le point de fonctionnement d'un dipôle est le couple \((I, U)\) réellement atteint dans le circuit : intersection de sa caractéristique \(U = f(I)\) avec celle du reste du montage (ex. : générateur).

  • On mesure \(U\) et \(I\) simultanément aux bornes du dipôle,
  • ce point appartient à la caractéristique \(U = f(I)\),
  • pour un ohmique : \(U = R\,I\) au point de fonctionnement.
I U P I₀ U₀

SÉQ. 10 · À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Loi d'Ohm

Une résistance ohmique est parcourue par \(I = 120\,\mathrm{mA}\). On mesure \(U = 6{,}0\,\mathrm{V}\). Calculer \(R\).

CORRECTION

\(I = 0{,}120\,\mathrm{A}\)
\(R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{6{,}0}{0{,}120} = 50\,\Omega\)

SÉQ. 10 · PLAN DU COURS

📝 À noter

III

Les capteurs électriques

  • 0. Rappel collège
  • I. Les lois de l'électricité
  • II. La loi d'Ohm
  • III. Les capteurs électriques

SÉQ. 10 · III. CAPTEURS

📝 À noter

III.a Qu'est-ce qu'un capteur ?

📘 DÉFINITION

Un capteur électrique convertit une grandeur physique (température, luminosité, pression…) en un signal électrique.

Souvent, sa résistance dépend d'un paramètre \(X\) : on mesure \(R = f(X)\).

Ex. : thermistance (\(R\) varie avec la température), photorésistance (\(R\) varie avec la luminosité).

SÉQ. 10 · III. CAPTEURS

📝 À noter

Courbe d'étalonnage \(R = f(X)\)

📘 PRINCIPE

Pour un capteur résistif, on construit une courbe d'étalonnage : on mesure \(R\) pour plusieurs valeurs connues de la grandeur \(X\) (température, luminosité…). Ensuite, une mesure de \(R\) donne \(X\) par lecture graphique.

  1. Préparer des situations étalons (ex. : bains à \(T\) connue),
  2. mesurer \(R\) à chaque fois,
  3. tracer \(R = f(X)\),
  4. pour un \(R\) inconnu, lire \(X\) sur la courbe.
X R X ? Rmes

Ex. : thermistance (X = température) ; photorésistance (X = éclairement). Microcontrôleur possible en TP.

SÉQ. 10 · III. CAPTEURS

👂 J'écoute

III.b Capteurs dans un téléphone mobile

Un téléphone mobile est un mini-laboratoire portable :

  • luminosité (photorésistance),
  • accélération, orientation,
  • proximité, son…

Chaque capteur transforme une grandeur physique en information électrique exploitable.

SÉQ. 10 · À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Deux moteurs en dérivation

Deux moteurs associés en dérivation sur une source de \(3\,\mathrm{V}\). Pourquoi peuvent-ils fonctionner indépendamment ? Quelle est la tension aux bornes de chacun ? Si \(I_1\) et \(I_2\) sont les intensités dans chaque branche, que vaut \(I\) fournie par la source ?

CORRECTION

Indépendants car chacun a sa branche.
\(U = 3\,\mathrm{V}\) pour chaque moteur (unicité des tensions).
Loi des nœuds : \(I = I_1 + I_2\).

SÉQ. 10 · L'ESSENTIEL À RETENIR

📝 À noter

Ce qu'il faut retenir

📘 SÉRIE

\(I\) unique · \(U_G = U_1 + U_2\)

📘 DÉRIVATION

\(U\) unique · \(I = I_1 + I_2\)

🧮 OHM

\(U = R\,I\) · droite par l'origine

🧮 MESURES

A en série · V en dérivation

▼ quiz éclair

SÉQ. 10 · QUIZ ÉCLAIR

✏️ À faire

Quiz éclair (90 secondes)

  • Sens conventionnel du courant ? + → − (hors générateur)
  • Voltmètre : série ou dérivation ? dérivation
  • En série, que vaut \(U_G\) ? \(U_1 + U_2\)
  • Loi d'Ohm ? \(U = R\,I\)

Tout est juste ? Bravo : vous maîtrisez les lois de l'électricité !

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Quelles sont les lois de l'électricité en physique de seconde ?

Publié le · Mis à jour le

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Questions fréquentes sur lois de l'électricité

Que dit la loi d'Ohm ?

Pour un dipôle ohmique, U = R I : tension proportionnelle à l'intensité, R en ohms.

Loi des nœuds : à quoi ça sert ?

La somme des intensités qui arrivent à un nœud égale la somme de celles qui en repartent.

Comment lire un point de fonctionnement ?

Intersection de la caractéristique du dipôle et de celle du reste du circuit (souvent U = f(I)).