From e8a44103bd4fe9b50fb48d863cd690c4cb0f81a8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Orestis <orestis.malaspinas@pm.me> Date: Tue, 21 Feb 2023 09:44:58 +0100 Subject: [PATCH] debut courant --- 05_courant_electrique.md | 69 ++++++++++++++ figs/battery.svg | 190 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 2 files changed, 259 insertions(+) create mode 100644 05_courant_electrique.md create mode 100644 figs/battery.svg diff --git a/05_courant_electrique.md b/05_courant_electrique.md new file mode 100644 index 0000000..cc4ff76 --- /dev/null +++ b/05_courant_electrique.md @@ -0,0 +1,69 @@ +# Le courant électrique + +Dans les précédents chapitres, nous avons étudié les charges *statiques* (au repos). Ici, nous +allons nous intéresser aux au mouvement des charges, plus communément appelés courants électriques. + +Les courants électriques sont omniprésents dans notre vie quotidienne: ils servent à allumer les +ampoules, faire fonctionner les ordinateurs (et plus globalement les engins électriques), etc. +Les courants électriques se produisent en général à l'intérieur de fils conducteurs. +Afin de déplacer ces charges, il est également nécessaire qu'elles soient soumises à un champs +électrique. Hors dans les chapitres précédents, nous avons vu qu'à l'intérieur +d'un conducteur le champs électrique *est nul*. +Cela pourrait sembler paradoxal, mais dans le cas des courants électriques, les charges +sont *en mouvement* (contrairement à ce qui se passait dans le chapitre précédent où +on étudiait ce qui se passait dans le cas *statique*). +Ainsi quand les charges bougent, un champs électrique est présent à l'intérieur du conducteur, +et il est même nécessaire pour faire bouger les charges. Afin de contrôler ce champs +électrique, nous pouvons donc utiliser le champs électrique ou le potentiel électrique +(aussi appelé voltage dans la vie quotidienne). La différence de potentielle nécessaire +peut être produite à l'aide d'une batterie par exemple (ou une centrale nucléaire). + +## La batterie électrique et son fonctionnement en 5min + +Inspiré par des travaux sur les muscles des pattes de grenouilles qui se contractaient quand on +on les touchait avec des métaux différents, M. Volta inventa la batterie (en 1800). +La batterie produit un *courant électrique* en transformant +de l'énergie *chimique* en énergie *électrique*. Nous décrivons ici une batterie simplifiée, +pour illustrer leur fonctionnement général. Deux *électrodes* (des tiges ou des plaques +métalliques) sont plongées dans une solution appelée *électrolyte* (voir @fig:battery). Ce système s'appelle une +*cellule électrique* et en connectant plusieurs cellules on obtient une batterie (en fait une +cellule suffit de nos jours). + +{#fig:battery width=50%} + +L'électrolyte dissout l'électrode négative (-), ses constituants en se dissolvant "abandonnent" des électrons et forment des *ions* (atomes chargés) positivement. Ainsi, l'électrolyte se charge positivement ce qui a pour effet d'arracher des atomes sur l'électrode positive (+). Il y a donc +une différence de charge entre les deux électrode et on crée ainsi une différence de potentiel +entre les 2 électrodes. Comme vu dans le chapitre précédent on peut utiliser cette différence de +potentiel pour mettre les charges en mouvement. + +## Le courant électrique + +En connectant les deux électrode avec une fil conducteur, on construit un circuit électrique. +Ce circuit peut contenir tout un tas d'autres choses comme par exemple une ampoule (led parce +qu'elles consomment moins). Dans le circuit les charges peuvent se déplacer librement, +et donnent ainsi lieu à un *courant électrique*. Le courant électrique, $I$, est définit comme +la variation de charge ($\Delta Q$) pendant un certain laps de temps ($\Delta t$) donné +$$ +I=\frac{\Delta Q}{\Delta t}. +$$ +Les unités de $I$ sont les *ampères*, notées, $[\A]$ + +--- + +Question (Conversion d'unités) # + +Comment exprime-t-on les unités du courant en fonction d'autres unités vues précédemment dans ce cours? + +--- + +--- + +Réponse (Conversion d'unités) # + +Le courant électrique étant donné par une charge divisée par un temps on a + +$$ +[\A]=\left[\frac{\C}{\t}\right]. +$$ + +--- diff --git a/figs/battery.svg b/figs/battery.svg new file mode 100644 index 0000000..93ce469 --- /dev/null +++ b/figs/battery.svg @@ -0,0 +1,190 @@ +<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?> +<!-- Created with Inkscape (http://www.inkscape.org/) --> + +<svg + width="58.358746mm" + height="77.231262mm" + viewBox="0 0 58.358746 77.231262" + version="1.1" + id="svg5" + inkscape:version="1.2.2 (b0a8486541, 2022-12-01)" + sodipodi:docname="battery.svg" + xmlns:inkscape="http://www.inkscape.org/namespaces/inkscape" + xmlns:sodipodi="http://sodipodi.sourceforge.net/DTD/sodipodi-0.dtd" + xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" + xmlns:svg="http://www.w3.org/2000/svg"> + <sodipodi:namedview + id="namedview7" + pagecolor="#ffffff" + bordercolor="#666666" + borderopacity="1.0" + inkscape:showpageshadow="2" + inkscape:pageopacity="0.0" + inkscape:pagecheckerboard="0" + inkscape:deskcolor="#d1d1d1" + inkscape:document-units="mm" + showgrid="false" + inkscape:zoom="1.5661195" + inkscape:cx="-45.973502" + inkscape:cy="204.9652" + inkscape:window-width="1920" + inkscape:window-height="1007" + inkscape:window-x="0" + inkscape:window-y="0" + inkscape:window-maximized="1" + inkscape:current-layer="layer1" /> + <defs + id="defs2" /> + <g + inkscape:label="Layer 1" + inkscape:groupmode="layer" + id="layer1" + transform="translate(-66.604162,-98.75384)"> + <ellipse + 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