Chargement du chapitre…
SecondeLeçon interactive~40 min
Signaux et capteurs
Slide 1 / 180 étapes franchies
Circuit et lois électriques
Comment circulent les électrons dans un circuit ? Quelques lois simples, nœuds, mailles, Ohm, suffisent à tout prévoir.À la fin de ce chapitre, tu sauras :
- distinguer intensité I et tension U et donner leurs unités ;
- appliquer la loi des nœuds et la loi des mailles (max 2 mailles) ;
- utiliser la loi d'Ohm ;
- reconnaître la caractéristique d'un dipôle (ohmique, lampe, diode, générateur) ;
- déterminer le point de fonctionnement d'un circuit ;
- citer les capteurs (CTN, photorésistance) et instruments (multimètre, oscilloscope, Arduino).
Tu te sens prêt ? Passe aux exercices.
8 exercices progressifs : application directe, entraînement, synthèse, et un sujet type contrôle. Les premiers sont gratuits avec corrigé, les suivants débloqués avec Premium.
Voir les exercices▸ Lire le cours en texte continu pour réviser, imprimer, ou chercher un mot dans la page
Le texte des slides ouvertes de « Signaux et capteurs », mis bout à bout. Les schémas, les formules et les exercices interactifs restent dans le lecteur ci-dessus.
Circuit et lois électriques
Comment circulent les électrons dans un circuit ? Quelques lois simples, nœuds, mailles, Ohm, suffisent à tout prévoir.
À la fin de ce chapitre, tu sauras :
distinguer intensité I et tension U et donner leurs unités ;
appliquer la loi des nœuds et la loi des mailles (max 2 mailles) ; utiliser la loi d'Ohm U = R × I ;
reconnaître la caractéristique d'un dipôle (ohmique, lampe, diode, générateur) ;
déterminer le point de fonctionnement d'un circuit ;
citer les capteurs (CTN, photorésistance) et instruments (multimètre, oscilloscope, Arduino).
Rappel : les symboles électriques
Avant d'attaquer les lois des circuits, voici les symboles normalisés que tu as déjà rencontrés au collège, on s'en sert toute l'année.
Convention de tracé Les fils sont représentés par des traits droits ; les composants par leur symbole normalisé. Les connexions entre fils et composants se font à leurs deux bornes, jamais au milieu.
L'intensité électrique I
La matière est faite d'atomes neutres : autant de protons (+) que d'électrons (−). Quand un circuit est fermé, les électrons libres se déplacent dans les fils.
Intensité électrique L'intensité I est le débit de charges : la quantité de charge électrique qui traverse un point du circuit chaque seconde.
Symbole Unité ampère (A) Mesure ampèremètre (en série) Image utile
L'intensité, c'est comme le débit d'une rivière : combien d'eau passe par seconde devant un point fixe.
La tension électrique U
Tension électrique La tension U est la différence de potentiel entre deux points d'un circuit. C'est elle qui donne naissance au courant qui parcourt un dipôle.
Symbole Unité volt (V) Mesure voltmètre (en dérivation) Image utile
La tension, c'est la différence d'altitude entre deux points : sans dénivelé, l'eau ne coule pas. Sans tension, le courant ne passe pas.
La loi des nœuds
Nœud Un nœud est un point d'un circuit d'où partent au moins 3 fils.
Loi des nœuds La somme des intensités arrivant à un nœud est égale à la somme des intensités qui en partent : I_entrant = I_sortant Conservation
Rien ne se crée, rien ne se perd : autant de charges entrent dans un nœud, autant en ressortent par les autres fils.
La loi des mailles
Maille Une maille est une boucle fermée du circuit.
Loi des mailles La somme algébrique des tensions le long d'une maille est nulle : U = 0 V Convention de signe
La flèche d'une tension U_AB est orientée vers la première lettre du segment qui la délimite (ici, vers A). On ajoute la tension avec un + si on parcourt la maille dans le sens de la flèche, avec un − sinon.
La loi d'Ohm
Conducteur ohmique Pour un conducteur ohmique de résistance R, la tension à ses bornes est proportionnelle à l'intensité qui le traverse : U_R = R × I UR tension en V résistance en Ω (ohm) intensité en A Comment retrouver R et I à partir de U ?
En isolant : R = U_R / I et I = U_R / R. Les trois formules sortent de la même relation.
La caractéristique U = f(I)
Caractéristique d'un dipôle C'est la représentation graphique de la tension U en fonction de l'intensité I qui traverse le dipôle.
Quatre allures à reconnaître :
Conducteur ohmique droite passant par O Lampe à incandescence courbe non linéaire (R augmente avec T) Diode asymétrique : passe dans un seul sens Générateur droite décroissante
Le point de fonctionnement
Quand on branche un récepteur à un générateur, ces deux dipôles sont parcourus par la même intensité I_f et présentent la même tension U_f à leurs bornes.
Point de fonctionnement Le point P ( I_f ; U_f ) est l'intersection des deux caractéristiques (générateur et récepteur) tracées sur le même graphe.
Exemple Si la superposition donne P ( I_f = 5,9 mA ; U_f = 4,7 V ), alors le circuit fonctionne avec ce courant et cette tension.
Capteurs et instruments de mesure
Beaucoup de capteurs reposent sur une résistance qui varie avec une grandeur physique :
CTN (thermistance) la résistance diminue quand la température augmente Photorésistance
la résistance diminue quand la luminosité augmente
Pour mesurer et traiter ces signaux, plusieurs outils :
Multimètre mesure U, I et R (voltmètre, ampèremètre, ohmmètre) Oscilloscope visualise une tension en fonction du temps Microcontrôleur Arduino, lit un capteur et pilote une action Application
Une lampe qui s'allume au crépuscule ? Une photorésistance connectée à un Arduino qui détecte la baisse de luminosité.
Ce qu'il faut retenir
Intensité I (en A) = débit de charges. Tension U (en V) = différence de potentiel.
Loi des nœuds : I_entrant = I_sortant.
Loi des mailles : U = 0 le long d'une boucle fermée.
Loi d'Ohm : U_R = R × I pour un conducteur ohmique.
La caractéristique U = f(I) dépend du dipôle : ohmique (droite), lampe (courbe), diode (asymétrique), générateur (droite décroissante).
Le point de fonctionnement P est l'intersection des caractéristiques générateur/récepteur.
Capteurs (CTN, photorésistance) et instruments (multimètre, oscilloscope, Arduino) permettent de mesurer et d'automatiser.