Électricité : circuits et lois en 2nde
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de électricité : circuits et lois pour les élèves de 2nde. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Courant continu et alternatif
- Loi d'Ohm et résistance électrique
- Lois d'additivité des tensions et intensités
- Sécurité électrique et protection des personnes
- Puissance et énergie électrique
Courant continu et alternatif
Le courant continu (CC) circule toujours dans le même sens, comme dans une pile. Le courant alternatif (CA) change de direction régulièrement, comme l'électricité du secteur à la maison.
Exemple
Une lampe de poche fonctionne en courant continu (pile). Ton téléphone se recharge en courant alternatif (prise murale), mais il le transforme en continu à l'intérieur.
À retenir : Le courant continu vient des piles, le courant alternatif vient du secteur (50 Hz en France).
Loi d'Ohm et résistance électrique
La loi d'Ohm relie la tension, l'intensité et la résistance. La résistance est la capacité d'un matériau à s'opposer au passage du courant électrique.
Exemple
Un radiateur électrique a une faible résistance, donc beaucoup de courant passe et il chauffe. Un fil très fin a une grande résistance et s'échauffe beaucoup.
À retenir : La loi d'Ohm s'écrit $U = R \times I$ où U est en volts, R en ohms et I en ampères.
Lois d'additivité des tensions et intensités
En série, les tensions s'ajoutent et l'intensité est la même partout. En parallèle, la tension est la même partout et les intensités s'ajoutent.
Exemple
Deux piles de 1,5V en série donnent 3V. Deux ampoules en parallèle reçoivent chacune la même tension mais partagent le courant total.
À retenir : En série : $U_{totale} = U_1 + U_2$ et $I = constante$. En parallèle : $U = constante$ et $I_{totale} = I_1 + I_2$.
Sécurité électrique et protection des personnes
La sécurité électrique protège contre les chocs électriques et les incendies. Les dispositifs de protection (disjoncteur, fusible, prise de terre) coupent le circuit en cas de danger.
Exemple
Un disjoncteur coupe l'électricité si tu touches un fil dénudé. La prise de terre évite l'électrocution en cas de défaut. Un fusible fond si le courant est trop fort.
À retenir : Un courant de 50 mA peut être mortel ; les protections coupent le circuit avant que cela arrive.
Puissance et énergie électrique
La puissance électrique mesure la vitesse à laquelle l'énergie est consommée. L'énergie est la puissance multipliée par le temps.
Exemple
Un radiateur de 2000W consomme 2000 joules par seconde. S'il fonctionne 1 heure, il consomme 2 kWh d'énergie, ce que tu paies sur ta facture d'électricité.
À retenir : Puissance : $P = U \times I$ (en watts). Énergie : $E = P \times t$ (en joules ou kWh).
Les points clés
- La loi d'Ohm $U = R \times I$ relie tension, résistance et intensité
- En série les tensions s'ajoutent, en parallèle les intensités s'ajoutent
- Les dispositifs de protection (disjoncteur, fusible) coupent le circuit en cas de surcharge ou de défaut
- La puissance se calcule par $P = U \times I$ et l'énergie par $E = P \times t$
- Le courant alternatif du secteur change de direction 50 fois par seconde en France
L'essentiel
Un circuit électrique sûr et efficace respecte la loi d'Ohm, utilise les bonnes protections et calcule correctement la puissance consommée.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Un petit robot jouet fonctionne avec 4 piles de 1,5 V connectées en série. Le robot consomme un courant de 200 mA. 1. Quelle est la tension totale fournie par les piles ? 2. Quelle est la puissance consommée par le robot en watts ? 3. Si le robot fonctionne pendant 1 heure, quelle quantité d'énergie a-t-il consommée en joules ? (Rappel : 1 Wh = 3600 J)
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Un appareil électroménager porte les indications suivantes : 230 V – 50 Hz – 1200 W. 1. Que signifie l'indication '230 V' ? Quel type de courant est utilisé dans nos maisons ? 2. Que signifie l'indication '50 Hz' ? 3. Calculez l'intensité du courant traversant cet appareil lorsqu'il fonctionne normalement. Donnez le résultat en ampères.
Corrige cet exercice avec le tuteur →