I. Introduction
Le circuit électrique fermé est un système qui permet la circulation d’un courant électrique entre deux points, via un conducteur électrique, sous l’influence d’une tension électrique.
A. Définition du circuit électrique fermé
Un circuit électrique fermé est un ensemble de composants électriques, tels que des résistances, des condensateurs, des bobines, etc., connectés de manière à former un chemin continu pour le courant électrique.
Ce type de circuit permet la circulation d’un courant électrique entre deux points, via un conducteur électrique, sous l’influence d’une tension électrique.
La définition du circuit électrique fermé implique que le circuit forme une boucle continue, où le courant électrique peut circuler sans interruption.
Cette configuration permet de créer un système électrique fonctionnel, capable de fournir de l’énergie électrique à divers appareils et équipements.
En somme, le circuit électrique fermé est un concept fondamental en électricité, qui permet de comprendre et d’analyser les systèmes électriques complexes.
II. Caractéristiques du circuit électrique fermé
Les caractéristiques du circuit électrique fermé comprennent sa structure, ses composants, sa résistance, sa tension, son courant et son fonctionnement, qui définissent son comportement électrique.
A. Circuit série et circuit ouvert
Un circuit électrique fermé peut être classé en deux catégories ⁚ le circuit en série et le circuit ouvert. Le circuit en série est un circuit où les composants sont reliés bout à bout, formant une seule boucle. Dans ce type de circuit, le courant électrique traverse chaque composant successivement, ce qui signifie que si l’un des composants est défectueux, le courant s’arrête totalement. D’un autre côté, le circuit ouvert est un circuit où il n’y a pas de connexion entre les bornes positives et négatives, ce qui signifie que le courant électrique ne circule pas.
Les circuits en série sont couramment utilisés dans les systèmes électriques simples, tels que les lampes de poche, tandis que les circuits ouverts sont souvent utilisés dans les systèmes de sécurité, tels que les systèmes d’alarme.
B. Résistance électrique et conducteur électrique
La résistance électrique est une propriété inhérente aux matériaux qui opposent une résistance au passage du courant électrique. Elle est mesurée en ohms (Ω) et varie en fonction de la nature du matériau, de sa longueur et de sa section. Les conducteurs électriques, tels que les câbles et les fils, ont une faible résistance électrique, ce qui leur permet de conduire le courant électrique avec peu de perte d’énergie.
Dans un circuit électrique fermé, les résistances électriques sont souvent représentées par des symboles, tels que R1٫ R2٫ etc. Les conducteurs électriques sont également représentés par des symboles٫ tels que C1٫ C2٫ etc. La combinaison de ces éléments permet de créer des circuits électriques complexes qui peuvent être utilisés pour une variété d’applications.
C. Tension électrique et courant électrique
La tension électrique est la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit électrique fermé, mesurée en volts (V). Elle est générée par une source d’énergie électrique, telle qu’une batterie ou un générateur.
Le courant électrique, quant à lui, est le déplacement d’éléments charges, tels que des électrons, dans un conducteur électrique. Il est mesuré en ampères (A) et dépend de la tension électrique et de la résistance électrique du circuit.
Dans un circuit électrique fermé, la tension électrique et le courant électrique sont étroitement liés. En effet, la tension électrique est la force qui pousse les électrons à se déplacer dans le conducteur, générant ainsi un courant électrique.
D. Intensité du courant et loi d’Ohm
L’intensité du courant électrique est la mesure de la quantité de charges électriques qui traversent une section du conducteur par unité de temps. Elle est mesurée en ampères (A) et est directement liée à la tension électrique et à la résistance électrique du circuit.
La loi d’Ohm, découverte par Georg Ohm en 1827, décrit la relation entre la tension électrique, la résistance électrique et l’intensité du courant électrique dans un circuit électrique fermé. Elle est exprimée par l’équation suivante ⁚ I = U/R, où I est l’intensité du courant, U est la tension électrique et R est la résistance électrique.
La loi d’Ohm est fondamentale pour comprendre le fonctionnement des circuits électriques fermés et est utilisée couramment dans l’analyse et la conception de systèmes électriques.
III. Fonctionnement du circuit électrique fermé
Le fonctionnement d’un circuit électrique fermé repose sur la circulation du courant électrique entre les-bornes d’une source de tension électrique, via un conducteur électrique.
A. Électricité statique et électricité dynamique
L’étude du fonctionnement d’un circuit électrique fermé nécessite une compréhension claire de la différence entre l’électricité statique et l’électricité dynamique.
L’électricité statique concerne les phénomènes électriques où il n’y a pas de mouvement de charges électriques, comme dans le cas de la charge d’un condensateur.
L’électricité dynamique, quant à elle, traite des phénomènes où il y a circulation de courant électrique, comme dans le cas d’un circuit électrique fermé.
Dans un circuit électrique fermé, l’électricité dynamique est donc prédominante, car il y a circulation de courant électrique entre les bornes de la source de tension électrique.
Cette distinction est essentielle pour comprendre le comportement des différents éléments du circuit électrique fermé, tels que les résistances, les condensateurs et les inductances.
B. Circulation du courant électrique
La circulation du courant électrique dans un circuit électrique fermé est un phénomène complexe qui dépend de plusieurs facteurs, tels que la tension électrique, la résistance électrique et la conductance électrique.
Lorsqu’un circuit électrique fermé est soumis à une tension électrique, les électrons libres dans le conducteur électrique sont mis en mouvement, créant ainsi un courant électrique.
Le sens de circulation du courant électrique est conventionnellement considéré comme allant de la borne positive de la source de tension électrique vers la borne négative.
La circulation du courant électrique est également influencée par la présence de résistances électriques dans le circuit, qui freinent le mouvement des électrons et donc le courant électrique.
Enfin, la loi d’Ohm décrit la relation entre la tension électrique, la résistance électrique et le courant électrique, permettant ainsi de prévoir le comportement du circuit électrique fermé.
C. Rôle de la résistance électrique
La résistance électrique joue un rôle crucial dans le fonctionnement d’un circuit électrique fermé, car elle oppose une résistance au passage du courant électrique.
La résistance électrique est mesurée en ohms (Ω) et varie en fonction de la nature du conducteur électrique, de sa longueur et de sa section.
La résistance électrique peut être utile pour réduire la puissance du courant électrique ou pour diviser une tension électrique;
Dans un circuit électrique fermé, la résistance électrique peut causer une perte d’énergie sous forme de chaleur, ce qui peut entraîner une augmentation de la température du conducteur électrique.
Il est important de prendre en compte la résistance électrique lors de la conception d’un circuit électrique fermé, car elle peut affecter le fonctionnement global du système.
Enfin, la résistance électrique est un élément clé dans la loi d’Ohm, qui décrit la relation entre la tension électrique, la résistance électrique et le courant électrique.
IV. Exemples de circuits électriques fermés
Les exemples de circuits électriques fermés incluent les circuits de base, les circuits série, les circuits parallèles et les circuits mixtes, utilisés dans divers domaines tels que l’éclairage, la télécommunication et l’électronique.
A. Circuit électrique simple
Un circuit électrique simple est un circuit électrique fermé composé d’une source de tension électrique, d’un conducteur électrique et d’une résistance électrique. Ce type de circuit est souvent utilisé pour illustrer les principes de base de l’électricité.
Dans un circuit électrique simple, la source de tension électrique fournit l’énergie nécessaire pour faire circuler le courant électrique. Le conducteur électrique permet la circulation du courant électrique entre la source et la résistance électrique. La résistance électrique, quant à elle, oppose une résistance au passage du courant électrique.
Les caractéristiques clés d’un circuit électrique simple sont la tension électrique, le courant électrique et la résistance électrique. En appliquant la loi d’Ohm, il est possible de calculer l’intensité du courant électrique qui circule dans le circuit.
B. Circuit électrique avec plusieurs résistances
Un circuit électrique avec plusieurs résistances est un circuit électrique fermé qui comprend plusieurs résistances électriques connectées en série ou en parallèle. Ce type de circuit est plus complexe que le circuit électrique simple et permet de modéliser des systèmes électriques réels.
Lorsque les résistances sont connectées en série, la tension électrique est divisée entre chaque résistance et le courant électrique est le même dans chaque résistance. Lorsque les résistances sont connectées en parallèle, la tension électrique est la même pour chaque résistance et le courant électrique est différent dans chaque résistance.
La loi d’Ohm peut encore être appliquée pour calculer l’intensité du courant électrique qui circule dans chaque branche du circuit. Cependant, il est nécessaire de prendre en compte la configuration des résistances pour déterminer la résistance équivalente du circuit.
C. Circuit électrique avec une source de tension alternative
Un circuit électrique avec une source de tension alternative est un circuit électrique fermé qui comprend une source de tension qui varie sinusoïdalement avec le temps. Ce type de circuit est couramment utilisé dans les applications domestiques et industrielles.
Dans ce type de circuit, la tension électrique et le courant électrique varient également avec le temps, suivant une forme sinusoïdale. La loi d’Ohm peut encore être appliquée pour calculer l’intensité du courant électrique, mais il est nécessaire de prendre en compte la composante alternative de la tension électrique.
Les circuits électriques avec une source de tension alternative nécessitent souvent des composants spécifiques, tels que des condensateurs ou des bobines, pour filtrer ou transformer la tension électrique. Ces circuits peuvent également être soumis à des phénomènes de résonance ou d’interférence électromagnétique.
V. Conclusion
En résumé, le circuit électrique fermé est un système fondamental en électricité qui permet la circulation d’un courant électrique entre deux points. Nous avons vu que les caractéristiques du circuit électrique fermé comprennent la présence d’une résistance électrique, d’un conducteur électrique et d’une tension électrique.
Nous avons également étudié le fonctionnement du circuit électrique fermé, notamment la circulation du courant électrique et le rôle de la résistance électrique. Enfin, nous avons présenté différents exemples de circuits électriques fermés, notamment les circuits série et parallèle, ainsi que les circuits avec une source de tension alternative.
Ainsi, la compréhension des principes du circuit électrique fermé est essentielle pour la conception et la mise en œuvre de systèmes électriques efficaces et sécurisés. Nous espérons que ce chapitre aura permis aux lecteurs de acquérir une solide connaissance des circuits électriques fermés.