Chapitre 2 : L'énergie et puissance électrique

1. Les circuits électrique

1. Définition

Les matériaux conducteurs d'électricités possèdent des porteurs de charges mobiles. Ainsi, sous l'effet d'une tension électrique :

- Les électrons libres se déplacent de la borne – vers la borne + dans les métaux.

- Les anions (ions négatifs) se déplacent vers la borne +, tandis que les cations (ions positifs) se déplacent vers la borne – dans les solutions conductrices.

Un nœud est un point du circuit où sont relier au moins 3 dipôles.

Une branche est une partie du circuit situer entre deux nœuds consécutifs.

Une maille c'est une boucle fermé dans un circuit fermé.

2. Branchement en série ou en dérivation

Les dipôles branchés en série se trouve dans la même branche.

Les dipôles sont branchés en dérivation s'ils forment une maille c'est à dire s'ils se trouvent dans des branches différentes.

2. L'intensité du courant

1. Définition

L'intensité du courant correspond à un débit de charge électrique. Elle se note i (ou I si elle est constante). Elle s'exprime en ampère (A).

i = Δq / Δt	i en A
	Δq en C
	Δt en s

Par convention le courant circule de la borne positive vers la borne négative. Sa valeur algébrique est alors positive (i >0) dans le cas contraire i<0.

2. Lois de l'intensité dans un circuit électrique.

L'intensité du courant électrique est la même en tout point d'un circuit en série ou dans une même branche.

Loi des nœuds (ou loi d'additivité des intensité) : La somme des intensités entrant dans un nœud est égale à la somme des intensités sortant de ce nœud.

3. La tension électrique

1. Définition

La tension électrique entre de point A et B correspond à une différence de potentielle (état électrique) on la note U et a pour unité le volt (V)

La tension est représentée par une flèche pointant vers A. La tension est une grandeur algébrique. Pour un récepteur UAB est positive si le courant circule de A vers B, sinon elle est négative. UAB = -UBA

2. Loi de la tension dans un circuit électrique

La tension est la même au borne de deux branche ou de deux dipôle branché en dérivation.

Loi des mailles : Dans une maille la somme des tension est égale à 0.

4. Puissance et énergie électrique

1. Puissance électrique

La puissance électrique est donné par :

P = U*I	P en W
	U en V
	I en A

2. Énergie électrique

L'énergie électrique, noté We reçu par un récepteur qui consomme une puissance P pendant une durée Δt s'écrit :

We = P* Δt	We en J	I en A
We = U*I* Δt	P en W	Δt en s
	U en V

3. Bilan énergétique dans un circuit électrique

Dans un circuit électrique, l'énergie fournie par le générateur est égale à la somme des énergies ressuent par les récepteurs (il s'agit du principe de conservation d'énergie).

Principe de conservation d'énergie : We = Wj + Wm + Wl + Wp

5. Cas de quelques dipôles

1. Dipôles passifs et dipôles actifs

Un dipôle est composant électroniques comportant 2 bornes. On distingue :

• les dipôles passifs, dont la tension est nul lorsqu'ils ne sont parcourus par aucun courant
• les dipôles actifs comme les générateurs

2. La résistance

Loi d'Ohm : Une résistance est définie par une grandeur R exprimer en ohm (Ω) telle que :

U = R*I	U en V
	R en Ω
	I en A

Une résistance dissipe toute l'énergie électrique en chaleur, c'est l'effet joule

L'énergie dissipé par effet joule : Wj = R*I²*Δt

3. Le condensateur

Le condensateur est un dipôle passif constitué de deux armatures métalliques séparer par un isolant et caractérisé par sa capacité noté C. Il est capable de stocker des charges électriques dont de l'énergie électrique.

Wc = 0,5*C*u²	Wc en J
	C en farad (F)
	U en V

4. La bobine

La bobine est un dipôle passif constitué d'un enroulement de fil de cuivre et caractérisé par son inductance noté L. Elle est capable de stocker de l’énergie sous forme magnétique.

Wl = 0,5*L*i²	Wl en J
	L en Henri (H)
	i en A