Cours: Électrocinétique- Notions De Courant Et De Tension- Loi D'Ohm

Électricité

Chapitre 1: Électrocinétique- Notions de courant et de tension- Loi d’Ohm

I – Electrostatique / Electrocinétique

II - Propriétés de charges en mouvement dans les conducteurs

III – Résistance et loi d’Ohm

I – Electrostatique / Electrocinétique

Le noyau atomique est composé de:

Neutron : charge électrique nulle (neutre électriquement)

Proton : charge électrique positive +e Electron : charge électrique négative -e

Charge électrique élémentaire e = 1,6 x 10-19 Coulomb (C)

Les charges sont responsables des phénomènes électriques.

On distingue :

- Electrocinétique
étude des charges en mouvement

- Electrostatique
étude des charges immobiles (au repos) : attraction et répulsion

Electrocinétique

Circulation de charges ⇒ création d’un courant I en Ampère (A)
→ accès à la différence de potentiel, à la puissance dissipée, à la résistance...etc...

- Dans les métaux et alliages, les charges sont les électrons

- Dans les électrolytes, les charges sont les ions (cations, anions)
ex :

• électrolyte KCl (K+, Cl-), NaCl (Na+, Cl-), CuSO4(Cu2+, SO42-)

• électrolytes sanguins comme Na+, K+, Ca2+

Electrostatique

Une charge électrique Q crée un champ électrique
Une charge électrique Q crée un potentiel électrique V en tout point de l’espace

en tout point de l’espace ⇒ existence d’une différence de potentiel entre deux points E->

Une charge électrique Q crée sur une autre charge une force électrique F->

On ne s’intéresse ici qu’à l’électrocinétique

II- Propriétés de charges en mouvement dans les conducteurs

On traitera ici essentiellement des courants de conduction dus aux électrons.

2-1 Conducteur – Mouvement de charges

Un conducteur est un matériau dans lequel les charges électriques peuvent circuler librement sous l’action de forces.
On parle d’électrons de conduction, électrons libres de se déplacer car faiblement liés au noyau.

Une image très utile qu’il faudra garder en tête tout au long du cours est celle du mouvement d’un liquide, de l’eau par exemple.

Exemple : un aquarium rempli d’eau et posé à plat est à l’équilibre.

→ « Rien ne bouge »

Situation plus élaborée avec deux aquariums, dont l’un est placé « en hauteur ». Les deux aquariums sont reliés par un tuyau.

Un courant d’eau va s’établir dans le tuyau et l’aquarium du haut va se vider tandis que celui du bas va se remplir.

Situation très similaire à ce qui se passe pour les charges électriques : ici un déséquilibre de hauteur crée un courant d’eau

pour les charges électriques, on verra que c’est un déséquilibre de potentiel électrique qui crée un courant électrique.

Situation similaire aussi dans les conducteurs en dehors de l’équilibre Deux conducteurs massifs A et B (« les aquariums ») reliés par un fil conducteur (« le tuyau »).

A chargé « + » → conducteur déficient en électrons
B chargé « - » → conducteur ayant un excès d’électrons

VA > VB

Il y a un excès d’électrons en B ⇒ les électrons vont se déplacer de B vers A. Les électrons se déplacent dans le sens du potentiel croissant.

Le déséquilibre de potentiel électrique crée un courant électrique.

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