Les lois de l’électricité

L’intensité du courant

L’intensité du courant correspond au nombre de charges électriques circulant en un point du circuit pendant un temps donné. On la note \(I\).

Elle s’exprime en ampères (A) et se mesure avec un ampèremètre.

L’intensité pour laquelle un appareil fonctionne normalement s’appelle son intensité nominale. Elle est généralement inscrite sur l’appareil.

Pour mieux comprendre les lois de l’électricité dans un circuit électrique, il est préférable de considérer séparément les deux types de circuits électriques : en série ou avec des dérivations.

Loi de l’intensité dans un circuit en série

Dans un circuit en série, l’intensité est la même en tout point de la boucle. Cette loi s’appelle la loi d’unicité de l’intensité dans un circuit en série.

Par exemple dans le circuit suivant :

Loi intensité circuit série

\[I_G = I_1 = I_2 = I_3\]

On peut faire une analogie avec un circuit de voitures (mais attention, l’analogie est limitée et le courant électrique ne peut pas être comparé à la circulation des voitures !) :

Analogie circuit de voitures en série

Si 5 voitures prennent la ligne de départ, on en verra passer 5 au point 1. Comme le circuit n’a qu’une seule boucle (donc un seul chemin possible), on en verra aussi passer 5 au point 2, 5 au point 3, etc.

Loi de l’intensité dans un circuit avec des dérivations

Dans un circuit avec des dérivations, l’intensité du courant circulant dans la branche principale est égale à la somme des intensités des courants circulant dans les branches dérivées.

Cette loi s’appelle la loi d’additivité des intensités dans un circuit avec des dérivations.

Par exemple dans le circuit suivant :

Loi intensité circuit dérivation

\[I_1 = I_2 + I_3\]

Si on reprend l’analogie avec le circuit de voitures :

Analogie circuit de voitures en dérivation

Cinq voitures prennent la ligne de départ. Arrivées au point 2, les voitures ont maintenant deux chemins possibles. Si 2 voitures tournent à droite, alors les 3 autres tournent à gauche. Au point 3, 2 voitures passent sur une des voies et les 3 autres voitures passent sur l’autre voie. Au point 4, les 5 voitures se rejoignent et 5 voitures passent donc au point 5 puis au point 6.

La tension électrique

La tension électrique est la différence d’état électrique entre deux points d’un circuit. Elle se note \(U\).

Elle s’exprime en volts (V) et se mesure avec un voltmètre.

La tension pour laquelle un appareil fonctionne normalement s’appelle sa tension nominale. Elle est généralement inscrite sur l’appareil. Pour les appareils qui se branchent sur les prises électriques, la tension nominale en France est de 230 volts.

Loi de la tension dans un circuit en série

Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs.

Cette loi s’appelle la loi d’additivité des tensions dans un circuit en série.

Par exemple dans le circuit suivant (où les tensions sont représentées avec les voltmètres permettant de les mesurer) :

Loi tension circuit série

\[U_G = U_1 + U_2\]

Loi de la tension dans un circuit avec des dérivations

Dans un circuit avec des dérivations, la tension aux bornes de chaque dipôle en dérivation1 est la même.

Cette loi s’appelle la loi d’unicité de la tension dans un circuit avec des dérivations.

Par exemple dans le circuit suivant :

Loi tension circuit dérivation

\[U_1 = U_2 = U_3\]

Résumé

Les quatre lois peuvent être résumées dans le tableau suivant :

  Intensité Tension
Circuit série Unicité Additivité
Circuit en dérivation Additivité Unicité

Résistance et loi d’Ohm

Pour certains dipôles comme le résistor, il existe une loi liant la tension, l’intensité du courant et la résistance. C’est la loi d’Ohm.

  1. On dit que deux dipôles sont en dérivation si leurs bornes sont reliées deux à deux.