LOIS ELECTRIQUES

8/14/2019 LOIS ELECTRIQUES

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Lois lectriques

Electrotechnique / Editions de la Dunanche / septembre 2000 1

Chapitre 4

LOIS

ELECTRIQUES

Sommaire

La tension lectrique

Le courant lectrique

Mesures du courant et de la tension

Relation entre la tension U et le courant I

La loi d'Ohm Proprit de la rsistance lectrique

L'influence de la temprature sur la rsistance

Le fonctionnement de l'ohmmtre

La densit de courant

Introduction

Ds l'Antiquit, les hommes ont constat des phnomnes d'lectricit statique. Certains corps ont laproprit de s'lectriser par frottement.

Ce phnomne est li un transfert d'lectrons par dcharge (arc).

Dans ce chapitre, nous allons prsenter de manire dmonstrative les grandeurs essentielles dellectrostatique.

Pour ceux qui dsirent de plus amples informations, il existe une abondante littrature.

4. 1 Tension lectrique U

La tension lectrique U reprsente la diffrence de potentiel entre le point A et le point B

La relation mathmatique est la suivante : UAB = VA - VB

Symbole de la grandeur : U

Symbole de l'unit : [V] volt


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Reprenons l'exemple des nuages pour nous reprsenter les tensions U .

Donnes : nuage A a un potentiel de 1000 [V]nuage B a un potentiel de 500 [V]nuage C a un potentiel de -700 [V]

Rfrence

1000 [V]

- 700 [V]

500 [V]

Les nuages A et B prsentent un potentiel positif par rapport la rfrence, alors que le nuage Cprsente un potentiel ngatif.

Il s'agit ici d'un cas pratique lors de la foudre.

Nous allons calculer les tensions lectriques (diffrences de potentiels) prsentes entre les nuages.

Les valeurs de la donne ne nous indiquent que des potentiels par rapport une rfrence. Il estaussi utile de pouvoir calculer les potentiels entre-eux, c'est--dire la tension lectrique prsenteentre les nuages.

niveau de

A

B

C

1000 [V]

500 [V]

- 700 [V]

rfrence

Rsolution mathmatique :

UBA = VB - VA = 500 - 1000 = - 500 [V] polarit ngative

UBC = VB - VC = 500 - ( - 700 ) = 1200 [V] polarit positive

UCB = VC - VB = - 700 - 500 = - 1200 [V] polarit ngative

Afin de faciliter la comprhension des calculs ci-dessus, nous allons procder par analogie avec des

situations de la vie courante, o une diffrence de xxx ( altitude, temprature, etc. )est mise enjeu.


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Dans la suite, nous allons prendre l'altitude comme objet d'tude.

Soit par exemple les lieux gographiques suivants, ainsi que leur altitude :

A : la ville de Lausanne ( bord du lac ) 375 [m]

B : le sommet du Mont Everest : 8848 [m]

C : le niveau de la Mer Morte : - 390 [m]

De manire intuitive nous pouvons dire que la diffrence d'altitude entre :

Mont Everest et Lausanne est de 8473 [m]

Mont Everest et la Mer Morte est de 9328 [m]

Lausanne et la Mer Morte est de 765 [m]

Les rsultats ci-dessus impliquent que nous sachions au dpart que le Mont Everest est unealtitude suprieure de celle de Lausanne, qui est elle-mme une altitude suprieure celle de laMer Morte.

Nous savons aussi que l'altitude de rfrence 0 [m] est le niveau des ocans.

Par contre, si nous dsirons une formulation mathmatique de cet exercice, il sera ncessaire denous doter d'une mthode de travail.

Mthodologie :

Mthode Dans l'exemple

a) fixer le sens et la direction dela grandeur considre

l'altitude.

b) poser la rfrence le niveau des ocans

c) poser les valeurs connues les trois altitudes

8848 [m]

375 [m]

0 [m]

-390 [m]

Everest

Lausanne

rfrence

Mer Morte

A

B

C

d) flcher la diffrence de xxxrecherche

la diffrence d'altitude entrel'Everest et Lausanne

8848 [m]

375 [m]

Everest

Lausanne

A

B


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Mthode Dans l'exemple

e)

poser l'quation de ladiffrence

de ........

une diffrence est symbolisepar la lettre grecque (

delta )

h ( Everest - Lausanne ) =

hEverest - hLausanne

hAB = hB - hA

hAB = 8848 - 375 = 8473

[m]

Remarque : Le nombre est positif, ce qui signifie que l'altitude de l'Everest est plus leve de 8473[m], par rapport l'altitude de Lausanne.

Exemple 1

Calculer la diffrence d'altitude entre la Mer Morte et Lausanne hCA .

h Mer Morte - Lausanne , flcher dans le sens Mer Morte - Lausanne.

375 [m]

0 [m]

-390 [m]

Lausanne

Mer Morte

A

C

h(Mer Morte - Lausanne) = hMer Morte - hLausanne

hCA = hC - hA

hCA = - 390 - 375 = - 765 [m]

Remarque : Le nombre est ngatif, ce qui signifie que l'altitude de la Mer Morte est moins leve de765 [m] par rapport l'altitude de Lausanne.

Exemple 2 :

Calculer la diffrence d'altitude entre lesommet de l'Everest et la Mer Morte.

hMer Morte - Lausanne

= ...........

altitude considre

par rapport

altitude de

h(Everest - Mer Morte) = hEverest - hMer Morte

Hbc = hB - hC

hBC = 8848 - ( - 390 ) = 9238 [m]


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Exemple 3 :

Calculer l'altitude du sommet de l'Aconcagua si celui-ci se trouve 1889 [m] plus bas que le sommet del'Everest.

Remarque : Les mots plus bas signifient qu'il faut munir la diffrence d'altitude d'un signe ngatifh = - 1889 [m].

h(Aconcagua - Everest) = hAconcague - hEverest

hEB = hE - hB

hE = hEB + hB = - 1889 + 8848 = 6959 [m]

4.2 Mesure de la tension U

Dans les applications lectriques, nous cherchons quantifier cette tension UAB en la mesurant.Cette mesure est effectue avec un instrument qui porte le nom de VOLTMETRE.

Dans les schmas, le voltmtre se symbolise comme ceci :

Application pratique du voltmtre :

Au moyen d'un voltmtre, il est possible de mesurer la tension lectrique

prsente entre le conducteur polaire et le neutre des prises lectriques. EnEurope, cette tension vaut 230 [V].

Attention ! : lorsque vous utilisez un voltmtre, vous devez toujours vous poser les questionssuivantes :

1. Rflchir aux gestes que vous allez entreprendre.

2. Quel est le genre de tension U que je mesure ?

3. Choisir la valeur la plus grande de l'chelle du voltmtre.

4. Interprter la mesure

IL Y A DANGER DE MORT SI VOUS NE PRENEZ PAS DE PRECAUTIONS

V

V


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4.3 Courant lectrique I

Le courant lectrique I est le dbit de charges lectriques Qs'coulant dans un conducteur.

La relation mathmatique est la suivante :

L'analyse dimensionnelle de la relation est la suivante :

Q = I t [C] = [A] [s] [C] = [As]

Pour qu'un courant lectrique I circule dans un conducteur, il doit obligatoirement exister unediffrence de potentiel V entre les extrmits du conducteur. Il faut galement que le circuit soitferm par une charge. Cette charge peur prendre plusieurs formes, lampes, corps de chauffe,moteurs, etc.

4. 4 Mesure du courant I

Dans les applications lectriques, nous cherchons quantifier ce courant I.Cette mesure est effectue avec un instrument qui porte le nom d'AMPEREMETRE

Dans les schmas, l'ampremtre se symbolise comme ceci :

Application pratique de l'ampremtre :

Dans ce circuit, l'ampremtre mesure le courant lectrique quicircule dans la lampe.

Attention ! : lorsque vous utilisez un ampremtre, vous devez toujours vous poser les questionssuivantes :

1. Rflchir aux gestes que vous allez entreprendre.

2. Quel est le genre de courant I que je mesure ?

3. Choisir la valeur la plus grande de l'chelle de l'ampremtre.

4. Interprter la mesure

IL Y A DANGER DE MORT SI VOUS NE PRENEZ PAS DE PRECAUTIONS

Symbole de la grandeur : I

Symbole de l'unit : [A] ampre

IQ

t=

A

AL

N

lampe


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4. 5 Relation entre la tension U et le courant I

Nous remarquons que pour obtenir un courant I, 2 conditions sont ncessaires :

1. Avoir une tension U provenant d'une source quelconque.

2. Avoir un circuit lectrique ferm, soit constitu d'un fil conducteur et d'unrcepteur.

Schma correspondant aux deux conditions :

Pour mesurer la tension U, nous placerons unvoltmtre en PARALLELE par rapport la source etau rcepteur, pour dterminer la diffrence depotentiels qui existe entre les deux conducteurs.

Pour mesurer le courant I, nous placerons un ampremtre en SERIE dans le circuit pour mesurer lepassage des charges lectriques dans le fil conducteur. Pour que notre mesure puisse tre ralise,nous devrons interrompre le fil conducteur pour y placer l'ampremtre.

4. 6 Relation mathmatique entre la tension U et le courant I

A partir des valeurs mesures, nous pouvons tablir un rapport entre le voltmtre et l'ampremtre.

Ce rapport est obtenu de la manire suivante :

opposition faite au passage du courant R =tension U

courant I

Exemple de mesure de courant et de tension. :

Au laboratoire, nous ralisons un montage compos

d'une source de tension (le rseau 230 [V]) dedeux rsistances de charge (1[k] et 10 [k]), etde trois instruments de mesure.

Tableau de mesure :

U [V] I [A] rapport

rsistance 1 0 0 rsistance 2 0 0 rsistance 1 230 0.23 1000

rsistance 2 230 0.023 10000

constatations : le courant n'est pas identique dans les deux mesures.La tension reste fixe et ne varie pas.

prise lectrique

tension U

fil conducteur

fil conducteur

rcepteurlectrique

V

A

le voltmtre,

plac en parallle

l'ampremtre,

plac en srie

V

A

R2R1

A


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4. 7 Reprsentation graphique

En plus du tableau de mesure, nous pouvons galement tablir une reprsentation graphique de nosrsultats.

Un graphique est constitu d'un axe horizontal possdant une origine et une graduation (axe X), etd'un axe vertical la mme origine mais dcal de 90 (axe Y). L'axe vertical reprsente le courantI et l'axe horizontal la tension U. Ce trac porte le nom de I = f(U).

Dans ce trac, nous avons reli l'origineaux mesures que nous avons effectues.Tous les points de cette droitereprsentent toutes les possibilits defonctionnement du circuit.

4. 8 RESISTANCE R

La rsistance lectrique R est l'opposition faite au passage du courant lectrique I dans un circuitlectrique ferm et soumis une tension lectrique continue U.


Le symbole graphique de la rsistance est:

Exemple : Une lampe est alimente par une tension de 48 [V]. Dessinez le schma de ce circuitavec les appareils de mesures. Calculez la rsistance lectrique R de la lampe.

donnes : U = 48 [V]I = 24 [mA]

inconnue : R = ?

Application numrique : [ ] [ ]RU

Ik=

= = 2000

48

24 102

3

La rsistance a une valeur de 2000 []. Il est plus ais d'crire sa valeur en utilisant la notationscientifique : 2 [k].

I[mA]

U

[V]50 100 150 200 250

10

20

rsistance 1

rsistance 2

Symbole de la grandeur : R

Symbole de l'unit : []

RU

I=

R

A

VU

I


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4. 9 Loi d'ohm

La relation vue prcdemment s'appelle la loi d'Ohm .

Dans ce cas, elle nous permet de calculer les tensions U appliquer au montage, en connaissant la

rsistance R et le courant I.

Exemple: Un radiateur lectrique purement rsistif possde une rsistance de 23 []. Le fusibleprotgeant les conducteurs est calibr 10 [A].

Calculez la tension U du montage, et dessinez le schma du circuit avec les appareils de mesures.

donnes : R = 23 []I = 10 [A]

inconnue : U = ?

Application numrique : U R I= = 23 10 = 230 [V]

4. 1 0 CONDUCTANCE G

La conductance G est la facilit qu'a un circuit lectrique de laisser passer le courant I lorsqu'unetension continue U est applique.


4. 1 1 MESURE DE LA RESISTANCE R

Dans la pratique, il existe un appareil de mesure appel ohmmtre .

Cet appareil possde une pile (source de tension U continue) et un ampremtre, dont l'chelle estgradue en ohm. Sa manipulation demande une attention particulire.

Le symbole graphique de l'ohmmtre est le suivant:

R

A

VU

IF

10 [A]

23 [ ]=

Symbole de la grandeur : G

Symbole de l'unit : [S]

G =1

R


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4. 1 2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE L'OHMMETRE

L'ohmmtre est un appareil de mesure, constitu d'un gnrateur de tension lectrique U (pile),indpendant du rseau lectrique. C'est pour cette raison qu'il est ncessaire d'interrompre auxmoyens des fusibles ou des disjoncteurs, la tension lectrique U du rseau.

Comme la tension lectrique U d'une pile est de nature continue, il y a un conflit avec la tensionlectrique U du rseau de nature alternative sinusodale.

Les symboles graphiques des gnrateurs de tension U sont :

+ -

gnrateur de tension pile lectrique

L'ohmmtre est quip d'un micro-ampremtre.

Schma quivalent d'un ohmmtre:

Le principe de mesure n'est rien d'autre quel'application de la loi d'Ohm.

Lorsque le circuit est ouvert, la tension lectrique U de la pile est prsente. Mais le circuitlectrique est ouvert. Donc aucun courant lectrique I circule dans le montage.

L'aiguille du micro-ampremtre est sur le 0 [A].

Appliquons la loi d'Ohm:

R = UI

=> si le courant lectrique I est proche de 0 [A], cela signifie que la rsistance R est

grande.

Sur le cadran du micro-ampremtre, nous placerons unegraduation avec l'indication infini grand [].

Lorsque le circuit est ferm, la tension lectrique U de la pile est toujours prsente. Un courant

lectrique I circule dans le montage.

R

A

U

x

0

micro-ampremtre

max

ohmmtre

0


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L'aiguille du micro-ampremtre est fond d'chelle Imax [A].

Appliquons la loi d'Ohm:

R =U

I=> si le courant lectrique I est grand Imax [A], cela signifie que la rsistance R est

petite. (nulle)

Sur le cadran du micro-ampremtre, nous placerons une

graduation avec l'indication 0 [].

Lors d'un changement d'chelle sur l'ohmmtre, il est ncessaire de calibrer nouveau

le 0 de l'appareil.

Exemple :

Un ohmmtre fourni une tension de 1.5 [V] sur ses bornes. Lorsque l'on effectue une mesure dersistance, il circule un courant de 3.8 [mA]. Quelle est la valeur de la rsistance mesure ? (rponse : R = 394.7 [] )

Donnes : U = 1.5 [V] I = 3.8 [mA] inconnue : R = ?

application numrique : RU

I= =

=

15

38 10394 73

3

.

.. [ ]

4. 1 3 PROPRIETE DE LA RESISTANCE R

La rsistance lectrique R, dfinie prcdemment, est dpendante de 3 paramtres.

Le premier paramtre est la nature du matriau, c'est--dire sa rsistivit (rh) [m].

Exemple pratique:

Un fil de cuivre (conducteur) a une rsistivit plus faible qu'un fil de verre qui est un isolant.

MATIERE RESISTIVITE [m] RESISTIVITE [mm2m-1]

cuivre 1.75 10-8 0.0175

aluminium 2.9 10-8 0.029

verre

0

micro-ampremtre

max.

ohmmtre

0


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Le deuxime paramtre est la longueur l du matriau.

Exemple pratique:

Si nous dmontrons exprimentalement, qu'un fil de cuivre de longueur l en [m] (mtre), possde une

rsistance lectrique R. Si nous doublons la longueur l, la rsistance lectrique R du fil doubleraaussi.

Le troisime paramtre est la section A du matriau.

Exemple pratique:

Un rservoir d'eau doit tre vid, au moyen d'un tuyau d'arrosage a un certain diamtre d, donc unecertaine section A exprime en [m2].

Ce rservoir va mettre un temps t1 pour se vider.

Si nous remplaons le tuyau d'arrosage par un autre d'un diamtre d plus grand, le rservoir sevidera dans un temps t2 plus petit que t1.

Nous en dduisons que la rsistance au passage de l'eau est plus petite avec le tuyau granddiamtre.

Electriquement, nous assistons au mme phnomne, plus le diamtre d est grand, donc plus lasection A est grande et plus la rsistance lectrique R est petite. Plus notre conducteur va laisserpasser les lectrons de conduction.

On peut considrer que le tube de faible diamtre oppose une grande rsistance au passage deslectrons.

On peut considrer que le tube de grand diamtre oppose une faible rsistance au passage deslectrons.


R =l

A

Symbole de la grandeur : R

Symbole de l'unit : []


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Analyse dimensionnelle.

[ ]

[ ]

[ ]

[ ] [ ] [ ] [ ]

R =

=

=

=

=

l

A

mm

mm

mm

mm m

m

mm

mm

mm

2

2

2

2

2

2

Exemple de calcul :

Une bobine de fil de cuivre mesure 100 [m]. Sachant que le diamtre d du fil mesure1.38 [mm], calculer la rsistance de cette bobine au point de vue lectrique.

Donnes : l = 100 [m] d = 1.38 [mm] => 1.38 10-3 [m]

Cu = 1.75 10-6 [m]

Inconnue : R = ?

Relations : R =Cu l

A

A =

d

4

2

Application numrique : A =d

4

2 =

=

( , )

. [ ]1 38 10

4150 10

3 26 2

m

R = Cu lA

= 1 75 10 100150 10

117

8

6,

,. [ ]

=

Rsistance lectrique : R = 1.17 []

4. 1 4 Influence de la temprature sur les rsistances

Une rsistance R, parcourue par un courant I pendant un certain temps t, dissipe une nergie

calorifique (Wjoule)

Cette nergie calorifique Wjoule va modifier la valeur de la rsistance R.

Pour mieux comprendre ce phnomne, nous allons prendreune mesure de la valeur de la rsistance R de la lampe temprature ambiante 20 [C] . (ohmmtre)

lampe

incandescence


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Ensuite, nous allons alimenter une lampe d'une puissance de15 [W], sous diffrentes tensions U et mesurer le courant I.

Cette mesure effectue, nous ferons varier la tension U auxbornes de la lampe en y mesurant le courant I.

Tableau de mesure

Mesure au temps t[s]

UAB[V]

I[mA]

Rsistance 20 [C][]

0 0 0 1.3

10 2 470 1.3

20 4 649 1.3

30 6 813 1.3

40 8 918 1.3

50 10 1057 1.3

60 12 1174 1.3

4. 1 5 Graphique

A partir de ces mesures, nous allons tablir un graphique avec le courant I en fonction de la tensionU. Ce graphique est une reprsentation de l'opposition faite au passage du courant I, donc larsistance R.

U

[ V ]

I

[ mA]

0

250

500

750

1000

1250

2 4 6 8 10 12

Nous constatons que ce n'est pas une droite.

A

V

I

U

A

V

I

U


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Appliquons la loi d'Ohm, chaque point mesur :

U = R I RU

I=

Compltons notre tableau:

Mesure au temps t[s]

UAB[V]

I[mA]

R 20 C[]

R calcule[]

0 0 0 1.3

10 2 470 1.3 4.25

20 4 649 1.3 6.16

30 6 813 1.3 7.38

40 8 918 1.3 8.71

50 10 1057 1.3 9.46

60 12 1174 1.3 10.22

Nous pouvons dire que la rsistance R n'est pas constante.

Que s'est il pass ?

Notre mesure a dur une minute, nous avons appliqu une tension U et un courant I.

C'est donc une nergie W ou cart d'nergie W pendant un cart de temps t.

W U I t=

Cette nergie W a t transforme en nergie lumineuse Wlum, mais aussi en nergie calorifique Q lum.

Cette nergie calorifique Q a eu comme effet d'augmenter la temprature aux environs de larsistance R de la lampe.

Cette rsistance R est compose d'une matire haut point de fusion, cette matire possdantcertaines caractristiques au point de vue thermique.

4. 1 7 Coefficient de temprature

Le coefficient de temprature (alpha) est obtenu exprimentalement.

Il est l'expression mathmatique se rapprochant le plusde la constatation pratique lors d'un chauffement de lamatire. Il peut tre positif ou ngatif et non linaire.

La valeur donne dans les tables est valable pour une temprature de 20 [C] .

exemples : Cu = 4 10-3 [K-1] Al = 4 10

-3 [K-1]

Ag = 4 10-3 [K-1] Au = 4 10-3 [K-1]

Symbole de la grandeur :

Symbole de l'unit : [K-1] ou [C-1]


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Nous pouvons donc tablir une relation de la rsistance R, exprime en fonction de :

l'augmentation de temprature le coefficient de temprature la valeur initiale de la rsistance R

Relation :R R Rfin ini= +

mais cette diffrence de rsistance R est due la diffrence de temprature et aux propritsd'change thermique de la rsistance Rini

( )R R Rfin ini ini= +

nous pouvons mettre en vidence le terme Rini

( ){ }R Rfin ini= + 1

Exemple de notation:

Pour diffrencier les rsistances R, nous noterons la temprature en indice.

( )( ){ }R R100 20 100 201= +

R100 signifie rsistance finale 100 [C]

R20 signifie rsistance initiale 20 [C]

Si nous cherchons une des rsistances, nous utiliserons Rx qui signifie rsistance soit finale soit

initiale x [C]

Prenons un exemple:

Une rsistance de 42 [] 20 [C] est place dans une chaufferie o il rgne une temprature de 74[C] en permanence. En mesurant cette rsistance l'intrieur de la chaufferie, nous trouvons unevaleur de 41.32 []. Donner le nom de la matire constituant cette rsistance.

Donnes : R20 = 42 [] ini = 20 [C] R74 = 41.32 [] fin = 74 [C]

Inconnue : nom de la matire de la rsistance ?

Relation : ( ){ }R Rfin ini= + 1

Nous devons chercher le nom de la matire. Cela implique qu'il nous faut trouver son coefficient detemprature .

=

R

R

fin

ini

1

Remplaons les indices par notre convention, ainsi que :

[ ]

=

=

R

RC

74

20

74 20

4 11

4132

42 1

74 20300 10

( )

,

( ).

-=

-

-


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Nous remarquons que notre coefficient de temprature est ngatif.

Ce qui signifie que, contrairement la rsistance R de la lampe vue prcdemment, la rsistance chaud est plus petite qu' temprature ambiante.

Cherchons dans une tabelle et d'aprs la valeur du coefficient de temprature , le nom de lamatire de la rsistance.

Nous trouvons le CARBONE.

4. 18 DENSITE DE COURANT J

La densit de courant J est, par dfinition, le courant lectrique I par unit de section A du

conducteur.

La relation mathmatique est la suivante : J =I

A

Dans les mtiers de l'lectricit, des prescriptions rglementent la manire de raliser desinstallations lectriques.

Dans ces prescriptions il est spcifi que les circuits lectriques doivent tre protgs par un coupe-surintensit. Ces coupe-surintensit peuvent tre des fusibles.

Le fusible fonctionne selon l'effet thermique du courant lectrique I. Cet effet thermique reposesur la densit de courant J. Dans les cours d'installations vous trouverez le principe du fusible.

Point de consigne du fusibleprotgeant les conducteurs.

[A]

Section minimum desconducteurs

[mm2]

densit de courant.

A

mm2

10 1.5 6.67

15 2.5 6.0020 4.0 5.00

25 6.0 4.16

Exemple:

Donnes : I = 10 [A] A = 1.5 [mm2] Inconnue : J = ?

Relation: [ ]J =I

A=

10

1,5= 6,67 A

mm2

Remarque: Il est possible de dfinir la densit de courant J avec des units non normalises ( [cm2

ou [mm2] ), comme nous venons de le faire ici.

Symbole de la grandeur : J

Symbole de l'unit :A

m2

A

mm2


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4. 1 9 Documentaire

Alessandro Volta physicien italien (1745-1827), professeur l'universitde Pavie. Inventeur de la pile lectrique en 1800.

Andr Marie Ampre (1775 - 1836), physicien et mathmaticienfranais. Auteur de travaux en mathmatique et en chimie. Inventeurdu galvanomtre, du tlgraphe lectrique, de l'lectroaimant. Il est la base du langage moderne sur l'lectricit. Thorie de

l'lectrodynamique en 1827.

Georg Simon Ohm, physicien allemand (1789 - 1854). Il a dcouvert en1827 les lois fondamentales des courants lectriques et introduit lesnotions de quantit d'lectricit et de tension induite.

Werner von Siemens (Allemand 1816-1892 ) a effectu de nombreuxtravaux pratiques sur l'utilisation de l'lectricit. Il a fond avecJohann Georg Halske (1814-1890) la firme Siemens et Halske dont lesactivits permirent le dveloppement de la technique des hautes

tensions.

Wilhelm, frre de Werner (1823-1883), naturalis Anglais mit aupoint le four Martin Siemens pour la fabrication de l'acier.


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4.20 Entranement

1. Donner la dfinition d'une tension lectrique.

2. Donner la diffrence entre une tension et un potentiel.

3. Comment peut-on mesurer une tension lectrique ?

4. Donner la relation qui dfinit le rapport entre U et I

5. Comment s'appelle et comment se place l'instrument qui sert mesurer le courant ?

6. Quelle est la relation mathmatique entre la conductance et la rsistance ?

7. De quelle nationalit est le physicien qui a dtermin les lois sur la rsistivit ?

8. Comment s'appelle l'instrument qui permet de mesurer la rsistance ?

9. Donner la valeur de la tension d'une batterie de voiture.

10. Dans le circuit de mesure de la rsistance, quelle sera l'indication des deux instruments si ondbranche la rsistance ?

11. Quel est l'avantage de tracer une courbe avec les rsultats d'une mesure ?

12. De quoi est compos l'instrument de mesure des rsistances ?

13. Que se passe-t-il si la pile de l'ohmmtre est dcharge ?

14. Quelle est l'indication de l'aiguille de l'ohmmtre lorsqu'il mesure un circuit ouvert ?

15. Un ohmmtre mesure un circuit. Sa mesure indique une trs faible rsistance.Quel est le courant dans circuit ? (nul, trs faible, grand, trs grand)

16. Une barre de cuivre possde les dimensions suivantes 100 50 [mm].

Sachant que la barre de cuivre est longue de 3 [dm], calculer sa rsistance lectrique.

17. La rsistance d'une torche de fil de cuivre est de 3.12 []. A l'aide d'un pied coulisse, nousmesurons le diamtre du fil. Le rsultat de notre mesure est 4.15 [mm]. Calculer la longueurde cette torche.

18. Avec un ohmmtre, nous mesurons une bobine de fil d'aluminium. La rsistance est de 1450 [m].La longueur de cette bobine est de 35000 [cm]. Calculer le diamtre du fil d'aluminium.

19. Calculez le courant I d'un circuit aliment sous une tension U de 0,23 [kV] et dont la rsistance Rest 2,23 [].


20/20

Lois lectriques

20. Une rsistance lectrique R est parcourue par un courant de 560 [mA]. Cette rsistance estalimente par une tension de 230 [V].Sachant que la rsistance lectrique R est un fil constitu de graphite, calculerla longueur du fil, si son diamtre est de 0.15 [cm].

21. Calculer la perte de tension U aux bornes d'un conducteur en cuivre d'un rayon r de 1 [mm],parcouru par un courant I = 10000 [mA] et reliant une maison un cabanon de jardin distant de15000 [cm].

22. Un cble de cuivre, d'une longueur de 1.6 [km], est compos de 2 fils d'un diamtre de 10 [mm].Ce cble est pos en Sibrie, o il rgne une temprature de -18 [C]. Calculer la rsistancemesure l'ohmmtre.

23. Un cble de cuivre, d'une longueur de 1.6 [km], est compos de 2 fils d'un diamtre de 10 [mm].Ce cble est pos au Sahara, o il rgne une temprature de 38 [C]. Calculer la rsistance

mesure l'ohmmtre.

24. Une rsistance de nickel ncessite 2 [A] sous 230[V], aprs avoir fonctionn pendant une longuedure. Si l'lvation de temprature est de 75 [C] au dessus de la temprature ambiante de20 [C], calculer la valeur de la rsistance qu'il faut insrer en srie ds l'origine pour limiter lecourant 2 [A]. (voir tabelle)

25. Une lampe de 100 [W] fonctionne sous 230 [V]. Elle comporte un filament en alliage dont lecoefficient de temprature vaut = 0.0055 [C-1] 0 [C]. La temprature normale defonctionnement est de 2000 [C]. Quel sera le courant qui traversera cette lampe au moment deson allumage dans une pice o la temprature ambiante est de 20 [C] ?

Rponses : 16. R = 1.05 [ ] 17. l = 2.4 [km] 18. d = 3 [mm]

19. I = 103.14 [A] 20. l = 90.7 [m] 21. U = 3.34 [V]

22. R = 0.6 [] 23. R = 0.768 [ ] 24. R = 1.7 []

25. I = 5.16 [A]

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LOIS ELECTRIQUES