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Aspects énergétiques des phénomènes électriques - Cours et exercices de Physique, Première Générale

Votre enfant est en classe de première et vous souhaitez l'accompagner dans sa réussite en Physique ? Pour revoir le chapitre "Aspects énergétiques des phénomènes électriques". Bordas soutien scolaire vous propose plusieurs séquences avec des cours et des exercices. Le degré de difficulté des exercices proposés s'adapte automatiquement en fonction du niveau de l'élève. Les erreurs de votre enfant sont analysées et nous permettent de lui proposer une correction adaptée afin de l'aider à progresser.

Les notions abordées :

Intensité électrique et débit de charges

Un ampèremètre mesure une intensité électrique. Cette grandeur est à l'échelle macroscopique. A l'échelle microscopique, l'intensité du courant est un débit de charges électriques.

1. Porteurs de charges électriques

Des charges électriques existent dans la matière. Elles peuvent également être créées par électrisation. Les seules entités portant des charges électriques à l'échelle microscopique et pouvant se déplacer plus ou moins librement sont les électrons et ions.

Remarque : les protons sont aussi chargés, or ils sont fixes. Ils ne participent donc pas au courant électrique.
  • Pour se déplacer, les électrons doivent passer d'atomes en atomes. Dès que les distances entre atomes deviennent un peu grandes, il ne leur est plus possible de se déplacer. Dans un solide, et dans le métal en particulier, les atomes sont proches les uns des autres. Les conditions sont alors réunies pour avoir une possibilité de déplacements de charges et donc de courant électrique.
  • Dans une solution, les électrons ne peuvent se déplacer car les distances entre entités sont trop grandes. En revanche, les ions peuvent se déplacer. Ce sont les porteurs de charges responsables lors de leur déplacement de l'existence d'un courant électrique.
Remarque : dans un métal, seules les charges négatives portées par les électrons se déplacent. Dans une solution, les ions positifs et les ions négatifs peuvent se déplacer. La circulation des charges est alors double.

...

Sources idéales et sources réelles de tension

Sur l'étiquette d'une pile figure une valeur de tension. Un utilisateur s'attend à disposer de cette tension continue de façon permanente. Or ce n'est pas ce que l'on constate expérimentalement avec des sources réelles de tension.

1. Source idéale de tension
Une source idéale de tension continue est une source pour laquelle la tension possède toujours la même valeur, quelle que soit son utilisation.
Sa caractéristique tension-courant peut être représentée ainsi : 

...

Bilan de puissance et d'énergie dans un circuit électrique

Un appareil électrique produit ou consomme une puissance électrique. Les factures sont calculées à partir d'une consommation en énergie électrique.
Ces deux grandeurs sont liées.

1. Puissance et énergie électriques

La puissance électrique d'un appareil est une grandeur intrinsèque. Cette grandeur fait intervenir simultanément la tension électrique à ses bornes et l'intensité du courant électrique la traversant : 
P = U•I

U est en V, I en A. La puissance est watt (W).

Exemples de puissances électriques en W consommées par des appareils domestiques :

Téléviseur : 150 / Réfrigérateur : 200 / Fer à repasser : 800 / Lave-linge 2200 / Lave - vaisselle : 2500

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