Les bases de l'électricité

Les bases de l'électricité : qu'est-ce que la différence de potentiel ?

Cette définition équivaut à une différence de potentiel électrique entre deux points spatiaux (indiquée par son nom). Pour obtenir cette différence de potentiel électrique, il faut généralement déclencher des réactions chimiques (qui déplacent des électrons générant une différence de potentiel), déplacer des aimants, des turbines alimentées par l'eau, etc.

La différence de tension créera une direction pour la circulation des charges. La tension peut être décrite mathématiquement comme suit

\[V = \frac{W}{Q}\]

Dans cette équation, V est la différence de potentiel en volts (V), W est l'énergie en joules (J) et Q est la charge en coulombs (C). L'appareil utilisé pour mesurer la différence de potentiel ou la tension est un voltmètre.

Notions d'électricité : qu'est-ce que la résistance ?

Plus la résistance d'un composant est faible, plus le courant passe à travers le composant. Les matériaux à faible résistance sont de meilleurs conducteurs (donc plus la résistance d'un matériau est faible, plus il est bon en tant que conducteur). C'est pourquoi la plupart des fils sont composés de cuivre, car ce matériau a une faible valeur de résistance. Nous pouvons calculer la résistance grâce à la loi d'Ohm, qui définit la résistance comme le rapport entre la différence de potentiel et le courant :

\[R = \frac{V}{I}\]

R est la résistance mesurée en Ohms (Ω), V est la différence de potentiel mesurée en volts (V), et I est le courant mesuré en ampères (A).

Notions d'électricité : qu'est-ce que la puissance électrique ?

Comme les circuits électriques avec un courant impliquent le mouvement de charges, il y a une puissance associée (énergie par unité de temps) qui peut être calculée dans les quantités que nous avons déjà étudiées. L'expression de la puissance électrique est la suivante :

\[P = I \cdot V = I^2 \cdot R = \frac{V^2}{R}\].

Dans cette équation, la puissance P est mesurée en watts (W), et nous avons utilisé plusieurs foislaloi d'Ohm pour obtenir la puissance en fonction de deux des trois grandeurs de base.

Composants de base des circuits électriques

Les systèmes électriques de base où l'on s'intéresse à la tension, au courant et à la résistance sont lescircuits électriques. Cesont des structures composées de dispositifs électriques, tels que des câbles, des résistances, des interrupteurs, des sources d'énergie, etc., où la différence de potentiel est établie et où un courant est formé. Le montage détermine les caractéristiques spécifiques de chaque circuit et ses applications possibles.

Connaissances de base sur les circuits

Nous pouvons décrire les circuits en utilisant des diagrammes avec des symboles standard qui indiquent le rôle de chaque composant dans le circuit. Lesprincipaux composants sont :

• Les sources, qui fournissent la tension et/ou le courant.
• Les fils qui transportent le courant.
• Les résistances, qui offrent une résistance au flux de courant.

La majorité des autres dispositifs complexes sont généralement décrits en fonction de leur résistance et des conditions supplémentaires. Par exemple, une ampoule est une résistance qui brille lorsqu'elle est traversée par un courant. Tu trouveras ci-dessous un exemple de circuit de base (ne t'inquiète pas du symbole cix ).

Association de résistances

Les lois auxquelles obéissent les résistances lorsqu'il y en a plusieurs dans un circuit sont importantes car elles nous permettent de simplifier les circuits ou d'obtenir certains effets. Les deux principales formes d' association de résistances que nous utilisons sont les résistances en série et les résistances en parallèle.

• Résistances en série: n résistances se trouvent sur le même fil ou conducteur, l'une après l'autre, et le fil ne se bifurque pas (se divise en branches). La résistance résultante de l'ensemble des résistances est la somme de leurs résistances individuelles:

\[R_{Total} = \sum_i R_i\]

• Résistances en parallèle: n résistances se trouvent sur des branches différentes qui proviennent d'une division du même fil. L'équation suivante donne la résistance résultante de l'ensemble des résistances.

\[R_{Total} = \frac{1}{\sum_i \frac{1}{R_i}}\]

Lois de Kirchhoff

Enfin, lorsque l'on considère les circuits, il faut tenir compte de deux lois de conservation qui portent le nom du scientifique Gustav Kirchhoff :

• Conservation ducourant: chaque fois que nous atteignons un nœud de fils/conducteurs, le courant qui entre dans le nœud doit être égal au courant qui en sort (conservation de la charge et, par conséquent, du courant).
• Conservation dela tension: chaque fois que nous considérons un circuit fermé ou une boucle fermée dans un circuit, la somme de la tension fournie par toutes les piles doit être égale à la chute de potentiel causée par chaque élément de la boucle fermée. Il s'agit simplement delaloi d'Ohm appliquée aux circuits fermés.