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Courant Continu
Hugues Ott Maître de Conférences à lIUT Robert
Schuman Université de Strasbourg Département
Chimie
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Lois fondamentales du courant continu

• Nature du courant électrique
• Intensité électrique
• Tension électrique
• Lois de Kirchhoff
• Loi des noeuds
• Loi d addition des tensions
• Théorème de Millmann
• Loi d Ohm
• Ponts de mesures
• Énergie et Puissance électriques

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Le courant électrique
Déplacement de porteurs de charges électriques
Vitesse des porteurs de charges dans un
conducteur est faible (mm/s).
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Conducteurs Semi-conducteurs - Isolants
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Cristal de silicium
Le silicium est tétravalent
Chaque électron de valence est engagé dans une
liaison covalente
Absence de porteurs de charge
Pur, le silicium est isolant à très basse
température
Lorsque la température augmente, il devient
conducteur kT1/40eV à 25C
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Semi-conducteur N
Lagitation thermique suffit à libérer le 5e
électron non engagé dans une liaison covalente Il
sétablit une conduction par électrons
Dopage on introduit quelques atomes
pentavalents (P  As  Sb)

• Porteurs mobiles électrons
• Porteurs fixes ions positifs

De très faibles traces dimpuretés modifient
dune façon considérable la conduction dun
semi-conducteur
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Semi-conducteur P
On introduit quelques atomes trivalents  (B 
Al  Ga  In)

• Porteurs mobiles trous
• Porteurs fixes ions négatifs

Latome ne peut engager que 3 e- périphériques
dans des liaisons covalentes ? il apparaît une
 lacune  délectron, un  trou  là où se
trouve un atome Ga ? rupture dune liaison
voisine ? un e- va combler ce  trou  ? cette
lacune délectron sest déplacée sur latome
voisin ? il sétablit une conduction par
 trous .
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Régime continu et alternatif
Régime continu 
Régime alternatif
le sens du courant
Intensité
notation
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Analogies électriques
Vanne Résistance
Pompe Générateur
Débit eau Courant
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Intensité électrique
Lintensité I dun courant à travers un
conducteur de section S est égale à la charge
électrique qui traverse S par unité de temps.
durée dt
Charge dq ne.e
S
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Intensité électrique suite
Le sens conventionnel est opposé au déplacement
des charges négatives.

• La mesure de lintensité s effectue à laide
  dun ampèremètre.
• L ampèremètre est placé en série dans le
  circuit.
• La résistance d un ampèremètre est faible.

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Autres définitions de lAmpère
INTERACTION MAGNETIQUE
ELECTROLYSE
Si I1A en 1s il se dépose une masse de 1,118mg
Ag
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Tension électrique

• Définition qualitative
• on dit quil existe une tension électrique entre
  deux points A et B sil existe une dissymétrie
  dans la répartition des charges électriques entre
  A et B.

• Conséquence de cette dissymétrie  déplacement
  des charges sil se trouve entre les deux points
  une suite de conducteurs.

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Commentaires

• Le potentiel électrique en un point
• représente la concentration des charges en ce
  point
• est maximal à la borne dun générateur de
  tension
• est minimale à la borne - dun générateur de
  tension
• est défini à une constante près
• s exprime en volt
• nest pas accessible à la mesure
• Une différence de potentiel entre deux points A
  et B est
• appelée tension électrique entre ces deux points
• notée UAB VA - VB
• représentée par une flèche - tension
• de sens inverse de celui du courant aux bornes
  dun récepteur
• de même sens que celui du courant aux bornes dun
  générateur
• Il existe toujours une tension aux bornes dun
  générateur (circuit ouvert ou fermé)
• La tension aux bornes dun fil sera considérée
  comme nulle

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Commentaires suite

• Tension électrique ou différence de potentiel
  UAB VA - VB

• Représentation flèche tension

UAB
Rv
élevée

• La tension électrique se mesure au voltmètre
• Le voltmètre se place en dérivation dans le
  circuit

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Définition quantitative
La tension électrique entre deux points A et B

• est égale à la circulation du vecteur champ
  électrostatique entre A et B

• représente le travail nécessaire pour déplacer
  une charge unité de A en B

le travail d une force Force x déplacement
travail élémentaire Force x déplacement
infinitésimal
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Les lois de Kirschhoff
Loi des mailles
Loi des noeuds
UBA
UAD
UCB
UDC
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Théorème de Millmann
Le théorème de Millmann est la traduction de la
loi des nœuds. Il permet de déterminer le
potentiel en un point.
M
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La loi dOhm
Conducteur filiforme
Porteurs de charges e-libre
S
Vitesse moyenne
Distance parcourue pendant la durée dt
Les électrons ayant traversé la section S pendant
la durée dt sont ceux qui se trouvaient dans le
volume
Soit n la densité volumique e-libre
Nbre e-libre contenus dans le volume dt
Charge contenue dans le volume dt
Charge élec traversant la section S pendant le
temps dt
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Loi dOhm suite
Le déplacement e-libre est du au champ électrique
E
La vitesse e-libre est proportionnelle au champ E
Expression de l intensité électrique
La tension appliquée est proportionnelle à
lintensité du courant qui le traverse.
La constante de proportionnalité notée RAB est
appelée résistance du conducteur
Un conducteur qui suit la loi dOhm est appelé un
conducteur ohmique
La résistance d un fil conducteur
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Loi dOhm suite
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Association de conducteurs ohmiques
En série
En dérivation
Deux bornes communes Tension commune
Parcourus par le même courant
200W
50W
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Pont de Wheatstone
Ponts de mesures

• Circuit électrique destiné à la mesure
• résistances en régime continu (Wheatstone)
• impédances en régime alternatif ( Hay - Maxwell -
  Sauty - Wien)
• Circuit constitué de 4 branches
• 2 résistances connues - 1 résistance variable - 1
  résistance inconnue
• un détecteur de zéro (Galvanomètre - Oscilloscope)

On règle R1 pour obtenir i0 0
On dit alors que le pont est équilibré
Þ
Þ
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Energie Puissance
Energie que la source de courant doit fournir
pour déplacer les porteurs de charges
Energie électrique par unité de temps
? le dipôle est un récepteur
Si P gt 0
Si P lt 0
? le dipôle est un générateur