Chapitre 8La loi d’Ohm: les relations entre le courant, la

tension et la résistance.

8.1 L’énergie électrique potentielle et la tension électrique

Pile: cellule électrochimique

Batterie: combinaison de cellule reliée ensemble

Cellule électrochimique: convertit l’énergie chimique en énergie électrique, emmagasinée sous forme de charge.

Dans une pile, la réaction chimique sépare les charges positives et les charges négatives.

Énergie = capacité d’accomplir un travail.

L’énergie potentielle électrique 2 types d’énergie:

Cinétique: énergie possédée par un objet à cause de son mouvement

Potentielle: énergie emmagasinée par un objet à cause de sa position

ex: pile ou batterie, slinky

La différence de potentiel = La tension

Quand on sépare des charges de signe contraire, elles acquièrent de l’énergie potentielle électrique.

L’énergie que chaque électron possède lorsqu’il quitte la borne négative d’une pile sèche.

Unité de mesure: le volt (V) Instrument utilisé pour le mesurer: le voltmètre

Placer en parallèle dans un circuit!

Comparaison entre l’énergie potentielle et la différence de potentiel (Voir Fig 8.4, p.272)

Monter les escaliers: travail effectué est converti en énergie potentielle

Donc, l’énergie potentielle de la pile provient de la différence de potentiel (volts) et de la charge séparée (coulombs).

L’énergie potentielle transformée par une pile dépend de

la tension et de la charge séparée.

Le voltmètre mesure la différence

de potentiel entre deux points d’un

circuit, il affiche donc la différence de

potentiel de cette pile.

La production d’une différence de potentiel

Deux grands groupes de piles: Piles sèches – utilisées dans les petits appareils (lampe de

poche) Piles liquides – composées de plusieurs piles appelées batteries

d’accumulateur ou batterie (voiture)

Les deux bornes = électrodes Les électrodes sont dans l’électrolyte, une substance conduisant

le courant électrique La différence de potentiel produite dans une pile dépend des

types de métal et d’électrolyte utilisés

Borne positive (électrode +)

Tige de carbone

Électrolyte (pâte humide) – pour créer des ions

Borne négative (électrode -)

Les sources multiples d’énergie électrique Autres sources d’énergie peuvent séparer les charges et produire de

l’énergie électrique. Le frottement

Les cristaux piézoélectriques

Les piles photoélectrochimiques

Les génératrices

8.2 Le courant électrique

Quand les fils et composant d’un appareil sont relier et que ce chemin est fermé, on dit que c’est un circuit électrique

L’énergie dans un circuit Composant d’un circuit électrique: tout dispositif transformant

l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie dans un circuit. Énergie chimique de la pile fournit de l’énergie potentielle électrique aux

électrons de la borne négative. La borne positive attire les électrons L’énergie de la pile pousse dans le fils conducteurs, jusqu’à l’appareil

(sonnerie) L’énergie potentielle électrique des électrons se transforment en énergie

sonore Les électrons poursuivent leur chemin vers la pile pour fermer la boucle

du circuit Un électron ne fait pas tout le circuit sans arrêt (il le fait une fois)

Les composants d’un circuit et le schéma électrique Quatre types de pièces:

Une source: la source d’énergie électrique Un conducteur: le fils par lequel le courant électrique circule Un composant: un appareil qui transforme l’énergie électrique en

d’autres formes d’énergie Un interrupteur: un dispositif qui met un appareil en marche fermant le

circuit, ou interrompt le passage du courant en ouvrant le circuit Les symboles pour créer un schéma de circuit électrique

Fil conducteur Voltmètre V

Pile Batterie

Ampoule Interrupteur

Directive: utilise une règle, trace les lignes à 90’, ne fait pas chevaucher les fils, et le schéma final DOIT être carré ou rectangulaire

V

Des électrons qui poussent Les électrons qui quittent la borne négative poussent les

électrons devant eux. Les électrons n’ont pas besoin de se toucher pour

pousser d’autres électrons. Ils utilisent une force à distance : la répulsion

ampoule

fil de cuivre

pile

L’électricité produite par le courant et l’électricité statique

Électricité statique = une charge électrique qui demeure stationnaire sur un isolant.

Les charges sur les bornes d’une pile ne sont pas un exemple d’électricité statique.

Quand le circuit est fermé, le flux continu des charges négatives dans un circuit est appelé courant.

L’intensité du courant

Compare un ruisseau avec le fleuve Fraser

Même si l’eau du ruisseau peut s’écouler plus vite, le volume total d’eau passant par un même point chaque seconde est évidemment plus grand dans le fleuve.

L’intensité du courant

Le courant électrique est une charge qui circule dans un conducteur

Intensité du courant électrique: charge passant en un point d’un conducteur chaque seconde.

Ampère (A) est l’unité de mesure, et on utilise un ampèremètre pour le mesurer

1 A = 1000 mA

http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-ac

Le courant conventionnel

Pour des raisons historiques, le concept de Franklin porte le nom de courant conventionnel. Il est encore utilisé pour décrire et calculer la différence de potentiel dans un circuit.

Le concept de flux d’électron n’a pas été accepté avant la fin des années 1800 (après la découverte des électrons)

8.3 La résistance et la loi d’Ohm

La résistance et le flux des électrons La résistance est la propriété de tout matériau de s’opposer au

passage du flux d’électrons et de convertir l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie

Exemple: le filament dans un ampoule offre une résistance et l’E électrique est transformé en E lumineuse

La résistance et l’intensité du courant

Tube avec les billes, Fig 8.16 p.292, pour que les billes s’écoulent du même côté, on doit soulever un côté du tube. Ainsi, on crée une différence de potentiel avec la différence d’hauteur et les billes s’échappent d’un côté. Plus la différence de potentiel plus haut et plus le flux de bille.

La tension est la différence de potentielle par unité de charge entre deux points sur un circuit.

Plus grande tension = augmentation de l’intensité du courant

Georg Ohm étudiait les relations entre la tension et le courant. Deux tubes différents avec la même quantité de bille ne produisent

pas la même intensité de courant (Fig 8.18)

Même si les deux tubes ont une différence semblable de potentiel, leur intensité de courant est différente.

Un tube plus petit a une résistance plus grande Donc, si un circuit a une résistance élevée, le courant sera moindre

que si la résistance était plus faible.

La loi d’Ohm Résistance électrique est le rapport de la tension et l’intensité du

courant. L’Ohm est l’unité de mesure de la résistance.

Ω

Loi d’Ohm R = V / I

La conversion des préfixes Lorsque tu résous un problème avec certaines unités de mesure

contenant des préfixes, convertis-les avant de calculer

Déterminer la résistance Deux méthodes:

1. Utilise un voltmètre pour mesurer la

tension aux bornes d’un composant et

un ampèremètre pour mesurer l’intensité

du courant qui le travers. Puis, utilise la

loi d’Ohm pour calculer la résistance

2. Utilise un multimètre numérique pour

mesurer la tension et l’intensité du

courant. L’ohmmètre est un appareil qui

mesure la résistance. L’appareil utilise sa

propre pile pour produire une tension aux

bornes du composant

La résistance C’est une composante électrique qui offre une résistance. Elle

s’oppose au flux et transforme l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie.

Elles ont une valeur précise. Dans un circuit elles contrôlent l’intensité pour fournir une tension et

intensité appropriées aux autres éléments du circuit.

La résistance, une pure perte Les électrons se buttent (frappent) contre une résistance, une partie

de leur énergie électrique est transformée en d’autres formes d’énergie.

Les codes de couleur des résistances