Mesurer la tension \(U\) et l’intensité \(I\) dans un circuit
Appliquer la loi d’Ohm \(U = R \times I\)
Identifier les grandeurs d’entrée et de sortie d’un capteur
Distinguer tension continue et tension alternative
Décrire un signal sinusoïdal : \(U_{\max}\), \(U_{\text{eff}}\), \(T\), \(f\)
Connaître les caractéristiques du secteur : 230 V / 50 Hz
1. Le circuit électrique — Schémas et symboles
Circuit électrique
Un circuit électrique est un ensemble fermé de composants reliés par des fils conducteurs.
Le courant circule du pôle + vers le pôle − du générateur
(sens conventionnel).
Chaque composant est représenté par un symbole normalisé dans un schéma électrique :
Composant
Symbole
Rôle
Générateur (pile)
⎓
Fournit l’énergie électrique
Lampe
○ ×
Convertit l’énergie électrique en lumière
Résistance
▯
Limite le courant
Interrupteur
/ —
Ouvre ou ferme le circuit
Ampèremètre
(A)
Mesure l’intensité — branché en série
Voltmètre
(V)
Mesure la tension — branché en dérivation
Méthode — Réaliser un montage à partir d’un schéma
Repérer le générateur et les composants sur le schéma
Identifier les branchements en série (un seul chemin) et en dérivation (plusieurs chemins)
Câbler les composants un par un, en suivant le circuit fermé
Vérifier le branchement des appareils de mesure : ampèremètre en série, voltmètre en dérivation
2. Tension et intensité
Tension électrique \(U\)
La tension (notée \(U\)) est la différence de potentiel entre deux points d’un circuit.
Elle se mesure en volts (V) avec un voltmètre branché en dérivation.
Intensité du courant \(I\)
L’intensité (notée \(I\)) est la quantité de charges qui traverse le circuit par unité de temps.
Elle se mesure en ampères (A) avec un ampèremètre branché en série.
Exemple — Lire une plaque signalétique
La plaque signalétique d’un radiateur électrique indique :
230 V ~ 50 Hz — 1500 W — 6,5 A.
Cela signifie : tension d’alimentation 230 V alternatif, fréquence 50 Hz,
puissance 1500 W et intensité de 6,5 A.
Attention — Branchement des appareils de mesure
L’ampèremètre se branche en série (le courant le traverse). Un branchement en dérivation provoque un court-circuit.
Le voltmètre se branche en dérivation (aux bornes du composant). Un branchement en série fausse la mesure.
3. La loi d’Ohm
Dipôle ohmique (résistance)
Un dipôle est dit ohmique si la tension à ses bornes est proportionnelle à l’intensité
qui le traverse. Sa caractéristique \(U = f(I)\) est une droite passant par l’origine.
Loi d’Ohm
$$U = R \times I$$
\(U\) : tension aux bornes du dipôle, en volts (V)
\(R\) : résistance du dipôle, en ohms (\(\Omega\))
\(I\) : intensité du courant, en ampères (A)
Méthode — Utiliser la loi d'Ohm
Identifier les grandeurs connues et l'inconnue
Choisir la bonne formule : \(U = R \times I\), \(R = \frac{U}{I}\) ou \(I = \frac{U}{R}\)
Vérifier les unités (V, Ω, A)
Calculer et conclure
Application rapide
Un élément chauffant a une résistance \(R = 46\) Ω et est alimenté par une tension \(U = 230\) V. Calculez l'intensité du courant qui le traverse.
\(I = U/R = 230/46 = 5\) A.
Exemple — Calcul avec la loi d'Ohm
Un capteur de température a une résistance \(R = 100 \; \Omega\). Il est traversé par un courant
\(I = 0{,}05\) A. Quelle est la tension à ses bornes ?
\(U = R \times I = 100 \times 0{,}05 = 5\) V.
4. Les capteurs électriques
Capteur
Un capteur est un composant qui convertit une grandeur physique (température, lumière, pression...)
en un signal électrique (tension ou intensité) mesurable.
Capteur
Grandeur d’entrée
Grandeur de sortie
Exemple d’utilisation
Thermistance (CTN)
Température (°C)
Résistance (Ω)
Sonde de chaudière
Photorésistance (LDR)
Éclairement (lux)
Résistance (Ω)
Détecteur de luminosité
Thermocouple
Température (°C)
Tension (mV)
Mesure de température industrielle
Caractéristique d’un capteur
La courbe \(U = f(I)\) ou \(R = f(\theta)\) d’un capteur permet de convertir le signal électrique
mesuré en la grandeur physique correspondante (lecture graphique).
Exemple — Capteur de température sur un circuit de chauffage
Un installateur thermique utilise une thermistance CTN pour mesurer la température de l’eau
dans un circuit de chauffage. La résistance du capteur diminue quand la température augmente.
En mesurant la résistance avec un multimètre (en ohmètre), il lit \(R = 2{,}2 \; \text{k}\Omega\).
Sur la courbe d’étalonnage, cela correspond à une température de 45 °C.
5. Tension continue et tension alternative
Tension continue
Une tension continue garde une valeur constante au cours du temps.
Symbole : ⎓ (trait plein).
Exemples : pile, batterie, alimentation stabilisée.
Tension alternative
Une tension alternative change de signe périodiquement : elle est
tantôt positive, tantôt négative. Symbole : ~ (tilde).
Exemple : tension du secteur, alternateur.
Comment les distinguer ?
Sur un oscilloscope ou un multimètre :
Continue : le signal est une ligne horizontale (valeur fixe)
Alternative : le signal oscille régulièrement autour de zéro
6. Le signal sinusoïdal
La tension alternative la plus courante est la tension sinusoïdale.
Elle est décrite par quatre grandeurs.
Application rapide
Un technicien mesure \(U_{\text{eff}} = 230\) V sur une prise secteur. Calculez \(U_{\max}\) en utilisant \(U_{\max} = U_{\text{eff}} \times \sqrt{2} \approx U_{\text{eff}} \times 1{,}41\).
\(U_{\max} = 230 \times 1{,}41 = 324{,}3 \approx 325\) V.
Méthode — Déterminer \(U_{\max}\) et \(T\) sur un oscillogramme
Mesurer la valeur crête : nombre de divisions verticales × sensibilité (V/div) → \(U_{\max}\)
Mesurer la durée d’un cycle : nombre de divisions horizontales pour un motif complet × base de temps (ms/div) → \(T\)
Exemple — Tension du secteur
La tension du secteur en France a pour caractéristiques :
\(U_{\text{eff}} = 230\) V, \(f = 50\) Hz.
On en déduit :
\(U_{\max} = U_{\text{eff}} \times \sqrt{2} = 230 \times 1{,}414 \approx 325\) V
et \(T = \frac{1}{f} = \frac{1}{50} = 0{,}02\) s = 20 ms.
7. Le secteur électrique : 230 V / 50 Hz
Caractéristiques du secteur français
La tension délivrée par le secteur est une tension sinusoïdale monophasée :
Tension efficace : \(U_{\text{eff}} = 230\) V
Tension maximale : \(U_{\max} \approx 325\) V
Fréquence : \(f = 50\) Hz (période \(T = 20\) ms)
Attention — Danger du secteur
La tension du secteur est mortelle. Le seuil de danger pour le corps humain
est d’environ 50 V en alternatif.
À 230 V, le contact provoque un choc électrique pouvant entraîner arrêt cardiaque,
brûlures ou électrocution.
Exemple — Multimètre sur une prise
Un technicien mesure la tension d’une prise murale avec un multimètre en mode AC (alternatif).
Il lit \(U = 232\) V. C’est la tension efficace. La tension crête réelle atteint
\(U_{\max} = 232 \times \sqrt{2} \approx 328\) V.
À retenir — L'essentiel du chapitre
La tension \(U\) se mesure en volts avec un voltmètre (en dérivation)
L'intensité \(I\) se mesure en ampères avec un ampèremètre (en série)
La loi d'Ohm : \(U = R \times I\)
Un capteur convertit une grandeur physique en signal électrique
La tension continue est constante ; la tension alternative oscille
Un signal sinusoïdal est décrit par \(U_{\max}\), \(U_{\text{eff}}\), \(T\) et \(f\)
Le secteur : 230 V efficace, 50 Hz, soit \(U_{\max} \approx 325\) V
Application rapide
Un oscillogramme du secteur affiche une période de 4 divisions avec une base de temps de 5 ms/div. Calculez \(T\) et \(f\).
\(T = 4 \times 5 = 20\) ms = 0,02 s. \(f = 1/0{,}02 = 50\) Hz.
Erreurs fréquentes à éviter
Brancher l'ampèremètre en dérivation : cela crée un court-circuit car sa résistance est quasi nulle. L'ampèremètre doit toujours être en série.
Confondre tension continue et alternative : un multimètre en mode DC affichera une valeur proche de 0 V sur le secteur alternatif (valeur moyenne nulle).
Confondre \(U_{\max}\) et \(U_{\text{eff}}\) : le voltmètre affiche la valeur efficace (230 V). La tension crête réelle est \(U_{\max} \approx 325\) V — bien plus dangereuse.
Oublier les unités dans la loi d'Ohm : si R est en kΩ, il faut convertir en Ω avant de calculer I en ampères.