INTENSITÉ D'UN COURANT CONTINU

Le cours

1. Quantité d'électricité\n\nDéfinition : La quantité d'électricité $Q$ est la charge totale traversant une section de conducteur.\n\nExpression : Pour un courant constant : $Q = I \\times t$\nPour un courant variable : $Q = \\int_{t_1}^{t_2} I(t) dt$\n\nUnité : Le coulomb (C)\n$$1 \\text{C} = 1 \\text{A} \\times 1 \\text{s}$$\n\nOrdres de grandeur :\n- Pile AA : 2-3 Ah = 7200-10800 C\n- Éclair : 10-30 C\n- Décharge électrostatique : 10⁻⁶ C\n\n## 2. Intensité du courant électrique\n\nDéfinition : L'intensité $I$ est le débit de charge à travers une section du conducteur.\n\nExpression : $I = \\frac{\\Delta Q}{\\Delta t}$ (courant constant)\n$I = \\frac{dQ}{dt}$ (courant variable)\n\nUnité : L'ampère (A), unité de base du SI.\n\nDéfinition de l'ampère (depuis 2019) :\nBasée sur la charge élémentaire $e = 1,602176634 \\times 10^{-19}$ C.\n1 A correspond au passage de $1/e \\approx 6,241 \\times 10^{18}$ électrons par seconde.\n\n## 3. Ordres de grandeur d'intensité\n\n| Appareil | Intensité typique |\n|----------|-------------------|\n| Montre électronique | 0,1 µA |\n| Lampe LED | 0,1 A |\n| Télévision | 0,5-1 A |\n| Fer à repasser | 5 A |\n| Climatiseur | 10 A |\n| Moteur industriel | 100 A |\n| Foudre | 10 000-30 000 A |\n\n## 4. Mesure de l'intensité\n\nAmpèremètre :\n- Principe : mesure la force électromagnétique\n- Branchement : toujours en série\n- Résistance interne : très faible (idéalement 0 Ω)\n\nPince ampèremétrique :\n- Principe : mesure du champ magnétique créé\n- Avantage : mesure sans contact, sans interruption du circuit\n\nPrécautions :\n- Vérifier le calibre (commencer par le plus grand)\n- Respecter la polarité en courant continu\n- Ne JAMAIS brancher en dérivation sur une source\n\nDescription du schéma 1: Schéma de branchement correct d'un ampèremètre. Circuit simple : pile, interrupteur, résistance, ampèremètre en série. Flèches indiquant le sens conventionnel. Légende : 'Ampèremètre branché en série - Résistance interne faible'. Éviter : ampèremètre en parallèle avec la résistance (court-circuit).\n\n## 5. Lois du courant continu dans un circuit série\n\nCircuit série : Les dipôles sont traversés par le même courant.\n\nLoi d'unicité de l'intensité : Dans un circuit série, l'intensité est la même en tout point.\n$$I = I_1 = I_2 = I_3 = ...$$\n\nJustification : Conservation de la charge électrique.\n\nApplication : Guirlandes lumineuses traditionnelles. Si une lampe grille, tout le circuit s'éteint.\n\n## 6. Lois du courant continu dans un circuit avec dérivations\n\nCircuit avec dérivations (parallèle) : Le courant se divise au niveau des nœuds.\n\nLoi des nœuds (1ère loi de Kirchhoff) : La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent.\n$$\\sum I_{\\text{entrants}} = \\sum I_{\\text{sortants}}$$\n\nFormulation alternative : La somme algébrique des intensités en un nœud est nulle (en convenant d'un signe pour les courants entrants et sortants).\n$$\\sum I = 0$$\n\nDescription du schéma 2: Nœud avec trois branches. Courant I1 entrant, courants I2 et I3 sortants. Équation : I1 = I2 + I3. Ou I1 - I2 - I3 = 0. Légende : 'Loi des nœuds : ΣI_entrants = ΣI_sortants'.\n\n## 7. Exemple : Installation domestique\n\nCircuit typique :\n- Disjoncteur principal : 32 A\n- Dérivations vers différentes pièces\n- Chaque pièce a plusieurs prises en parallèle\n\nCalcul : Si une prise alimente :\n- Lampe : 0,5 A\n- Télévision : 1 A\n- Ventilateur : 0,8 A\nAlors au niveau du disjoncteur de la pièce : $I_{\\text{total}} = 0,5 + 1 + 0,8 = 2,3 \\text{A}$\n\n## 8. Applications aux problèmes complexes\n\nMéthode de résolution :\n1. Repérer tous les nœuds\n2. Nommer les intensités dans chaque branche\n3. Appliquer la loi des nœuds à chaque nœud\n4. Résoudre le système d'équations\n\nCircuit mixte (série + parallèle) : Appliquer successivement les lois série et parallèle.\n\n## 9. Courant continu vs courant alternatif\n\nCourant continu (CC/DC) :\n- Sens constant\n- Intensité constante ou variable mais de signe constant\n- Sources : piles, accumulateurs, panneaux solaires\n- Applications : électronique, véhicules électriques\n\nCourant alternatif (CA/AC) :\n- Sens périodiquement inversé\n- Forme généralement sinusoïdale\n- Sources : alternateurs (centrales)\n- Avantage : facile à transformer (tension)\n- Distribution en Côte d'Ivoire : 220 V, 50 Hz\n\nDescription du schéma 3: Comparaison CC/CA. Graphiques I(t). CC : droite horizontale. CA sinusoïdale : $I(t) = I_{\\text{max}} \\sin(2\\pi ft)$. Valeur efficace : $I_{\\text{eff}} = I_{\\text{max}}/\\sqrt{2}$. Légende : 'Courant continu (constant) vs alternatif (sinusoïdal)'.\n\n## 10. Loi d'Ohm et intensité\n\nRappel : $U = RI$\nDonc $I = \\frac{U}{R}$\n\nDans un circuit série : Même I, différentes tensions.\nDans un circuit parallèle : Même U, différentes intensités inversement proportionnelles aux résistances.\n\n## 11. Puissance et intensité\n\nRelation : $P = U \\times I$\nPour une résistance : $P = RI² = \\frac{U²}{R}$\n\nConsommation électrique : $E = P \\times t = U \\times I \\times t$\n\nFacture d'électricité en CI : en kWh.\nConversion : $1 \\text{kWh} = 3,6 \\times 10^6 \\text{J}$\n\n## 12. Sécurité électrique et intensité\n\nEffets physiologiques :\n- 1 mA : seuil de perception\n- 10 mA : seuil de tétanisation\n- 30 mA : danger cardiaque (disjoncteur différentiel)\n- 100 mA : fibrillation ventriculaire\n- 1 A : arrêt cardiaque\n\nProtections :\n- Disjoncteurs magnéto-thermiques : détectent les surintensités\n- Disjoncteurs différentiels : détectent les fuites de courant\n- Section des fils adaptée à l'intensité maximale