Circuits

Cette page décrit les circuits électriques.

Le courant circule dans des boucles fermées appelées circuits. Ces circuits doivent être composés de matériaux conducteurs et posséder une source de tension. Si la tension permet au courant de circuler, la résistance et l'impédance s'y opposent. Le courant est composé d'électrons qui se déplacent depuis une borne négative vers une borne positive. Toutes ces données connues facilitent le contrôle du flux de courant.

L'électricité se dirige naturellement vers la terre si elle dispose d'une voie. Le courant emprunte également la voie qui offre la résistance la plus faible. C'est ainsi qu'il peut traverser le corps humain s'il rencontre peu de résistance. Lorsque vous utilisez un appareil électrique muni d'une fiche à trois broches, l'une des broches sert de contact de mise à la terre. Cette broche conduit les électrons jusqu'à la terre. La résistance du corps humain serait supérieure à celle de la terre.

En général, la terre correspond au niveau de référence 0 volt dans les mesures électriques. Comme la tension résulte de la séparation de particules chargées, elle doit être mesurée entre deux points.

Une analogie avec l'eau permet de mieux comprendre le concept de l'électricité. Plus l'eau tombe de haut et plus la pression est grande, plus le débit est fort. Le débit de l'eau dépend également de la taille de l'espace à travers lequel elle coule. De même, plus la tension et la pression électrique sont élevées, plus le courant produit est important. Le courant électrique rencontre alors une résistance, à la façon d'un robinet qui réduit le débit de l'eau. S'il s'agit d'un circuit de courant alternatif, la quantité de courant dépendra de l'impédance du matériau. S'il s'agit d'un circuit de courant continu, la quantité de courant dépendra de la résistance du matériau. Une pompe agit comme une batterie. Elle fournit la pression nécessaire pour assurer la circulation de l’eau.

La relation entre la tension, la résistance et le courant est la tension (V) qui est égale au courant (I) multiplié par la résistance (R). Autrement dit, V=I*R. Cette formule fondamentale découverte par le physicien Ohm, est appelée loi d'Ohm.

Le courant peut circuler de façon alternative et de façon continue. Les tensions alternatives changent de polarité ou de direction en fonction du temps. Le courant alternatif (c.a.) circule dans un sens, puis dans l'autre, et répète le processus. La tension alternative est positive à une borne, et négative à l'autre, puis elle inverse sa polarité de sorte que la borne positive devient négative et la borne négative, positive. Ce processus se répète en permanence.

En revanche, le courant continu (c.c.) circule toujours dans la même direction et la tension continue a toujours la même polarité. Une borne est toujours positive et l'autre, toujours négative. Elles ne sont jamais inversées.

Un oscilloscope est un appareil électronique qui permet de mesurer les signaux électriques par rapport au temps. Il trace les ondes et les impulsions électriques, ainsi que les caractéristiques des signaux électriques. L'axe des x représente le temps, et l'axe des y la tension. L'axe des y comprend généralement deux entrées de tension afin qu'il soit possible d'observer et de mesurer deux ondes simultanément.

Les lignes d'alimentation transportent l'électricité sous forme de courant alternatif afin de l'acheminer efficacement sur de longues distances. Le courant continu circule sur une courte distance. C'est pourquoi, il alimente, par exemple, les piles de lampe de poche, les batteries de véhicule et les puces de la carte mère d'un ordinateur.

Les électrons circulent dans des circuits fermés, ou boucles complètes. La figure représente un circuit simple. Les processus chimiques d'une batterie génèrent des charges qui produisent une tension, ou pression électrique, entraînant la circulation des électrons à travers divers équipements. Les lignes représentent un conducteur, généralement un fil de cuivre. Un interrupteur est comparable aux deux extrémités d'un fil qui peuvent être ouvertes ou rompues afin d'empêcher la circulation des électrons. Lorsque les deux extrémités sont fermées, fixées ou court-circuitées, les électrons peuvent circuler librement. Enfin, une ampoule offre une résistance au flux d'électrons, ce qui entraîne un dégagement d'énergie de la part des électrons sous forme de lumière. Les circuits des réseaux sont beaucoup plus complexes que ce type de circuit.

Dans tout circuit électrique à courant alternatif ou continu, le flux d'électrons se déplace toujours d'une source chargée négativement vers une source chargée positivement. Toutefois, un circuit complet est nécessaire pour générer un flux contrôlé d'électrons. La figure représente une partie d'un circuit électrique qui alimente une habitation ou un bureau.

L'activité de TP est consacrée aux propriétés fondamentales des circuits en série.

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