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Cours — Sciences

Électricité

Le circuit électrique simple

Un circuit électrique est un chemin fermé parcouru par un courant électrique. Il comprend au minimum :

  • un générateur (pile, batterie) qui fournit l'énergie électrique ;
  • un ou plusieurs récepteurs (lampe, moteur, résistance) qui consomment cette énergie ;
  • des fils conducteurs qui relient le tout.

Le courant ne circule que si le circuit est fermé (boucle complète). S'il est ouvert (interrupteur ouvert, fil coupé), aucun courant ne passe.

A I R U sens réel des électrons

Schéma d'un circuit simple : générateur (pile, à gauche) et résistance (à droite), parcouru par un courant I.

Tension, intensité, résistance

Trois grandeurs permettent de décrire un circuit électrique :

  • La tension U (en volts, V) : différence de potentiel électrique entre deux points, mesurée avec un voltmètre branché en dérivation (en parallèle) aux bornes du composant.
  • L'intensité I (en ampères, A) : quantité de charge qui traverse un point du circuit par seconde, mesurée avec un ampèremètre branché en série dans le circuit.
  • La résistance R (en ohms, Ω) : capacité d'un composant à s'opposer au passage du courant.
💡
Astuce pour ne pas confondre : le voltmètre se branche en dérivation (comme un pont au-dessus d'un composant), l'ampèremètre se branche en série (le courant doit le traverser).
📝
Exemple : un voltmètre branché aux bornes d'une pile de 4,5 V affiche 4,5 V ; un ampèremètre placé en série dans le circuit affiche par exemple 0,3 A.

La loi d'Ohm

La loi d'Ohm relie les trois grandeurs d'un circuit pour un conducteur ohmique (résistance) :

U = R × I

où U est en volts (V), R en ohms (Ω), I en ampères (A).

A I R U sens réel des électrons

Exemple : une résistance de 100 Ω est parcourue par un courant de 0,2 A. La tension à ses bornes est U = 100 × 0,2 = 20 V.

On peut aussi isoler I ou R : I = U / R, et R = U / I. Essayez le simulateur (menu Outils) pour visualiser ces trois grandeurs varier ensemble.

La loi d'Ampère et le champ magnétique

Tout courant électrique qui circule dans un fil crée autour de lui un champ magnétique. C'est ce que décrit (qualitativement, au collège) la loi d'Ampère.

I observateur Règle de la main droite : champ magnétique circulaire autour du fil

Le champ magnétique forme des cercles concentriques autour du fil. Sa direction s'obtient avec la règle de la main droite : le pouce pointe dans le sens du courant I, les autres doigts indiquent le sens des lignes de champ.

Ce principe est utilisé dans les électroaimants : en enroulant un fil parcouru par un courant autour d'un noyau de fer (bobine), on additionne les champs magnétiques de chaque spire pour créer un aimant que l'on peut allumer et éteindre à volonté.