Électricité et capteurs de laboratoire en 1ère
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de électricité et capteurs de laboratoire pour les élèves de 1ère. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Lois Kirchhoff
- Circuits RC, RL
- Capteurs analogiques, conditionneur
- Numérisation
Circuits électriques et lois de Kirchhoff
Un circuit électrique est un chemin fermé où l'électricité circule. Les lois de Kirchhoff permettent de calculer les tensions et courants dans un circuit en utilisant deux règles : la somme des courants entrant égale la somme des courants sortant à un nœud, et la somme des tensions dans une boucle est nulle.
Exemple
Dans une guirlande de Noël avec plusieurs ampoules en série, si une ampoule grille, tout s'éteint. C'est parce que le circuit est rompu et le courant ne peut plus circuler.
À retenir : La loi des nœuds : $I_{entrant} = I_{sortant}$ et la loi des mailles : $\sum U = 0$ dans une boucle fermée.
Capteurs de température, pression et pH
Un capteur est un appareil qui détecte une grandeur physique (température, pression, acidité) et la transforme en signal électrique. Par exemple, une thermistance change sa résistance électrique quand la température varie.
Exemple
Le capteur de température de ton téléphone détecte si tu as trop chaud pour ralentir le processeur. Un capteur de pression dans une voiture mesure la pression des pneus.
À retenir : Un capteur transforme une grandeur physique en signal électrique mesurable.
Chaîne de mesure et acquisition numérique
La chaîne de mesure est l'ensemble des appareils qui permettent de mesurer et d'enregistrer une grandeur : capteur, amplificateur, convertisseur analogique-numérique (CAN), puis ordinateur. Le CAN transforme le signal électrique continu en nombres que l'ordinateur peut traiter.
Exemple
Quand tu mesures la température avec un thermomètre numérique, le capteur détecte la chaleur, l'amplifie, la convertit en chiffres, et l'affiche sur l'écran.
À retenir : La chaîne de mesure : capteur → amplification → conversion analogique-numérique → ordinateur.
Traitement du signal et filtrage
Le signal mesuré contient souvent du bruit (perturbations indésirables). Le filtrage permet d'éliminer ces perturbations pour garder seulement l'information utile. Un filtre passe-bas, par exemple, élimine les variations rapides et garde les variations lentes.
Exemple
Quand tu écoutes de la musique sur un vieux téléphone avec beaucoup de parasites, un filtre audio élimine les bruits de fond pour que tu entendes mieux la voix.
À retenir : Le filtrage élimine le bruit du signal pour garder seulement l'information utile.
Les points clés
- Les lois de Kirchhoff permettent de résoudre n'importe quel circuit électrique en utilisant les nœuds et les mailles
- Un capteur convertit une grandeur physique en signal électrique exploitable
- La chaîne de mesure complète comprend capteur, amplification, conversion numérique et traitement informatique
- Le filtrage élimine les perturbations pour obtenir une mesure fiable et précise
L'essentiel
Un capteur mesure une grandeur physique et la transforme en signal électrique, qui est ensuite amplifié, numérisé et filtré pour obtenir une mesure fiable.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Un circuit contient trois résistances : R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω et R3 = 30 Ω. R1 et R2 sont en série, puis en parallèle avec R3. Une tension de 12 V est appliquée. Calcule la résistance équivalente du circuit.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Un capteur de température produit une tension de 0,5 V à 20°C et 2,5 V à 80°C. Quelle est la sensibilité du capteur en V/°C ? Quelle tension mesureras-tu à 50°C ?
Corrige cet exercice avec le tuteur →