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Fiche explicative de la leçon : Calcul du courant électrique dans un fil Sciences

Dans cette fiche explicative, nous apprendrons comment calculer le courant électrique dans un circuit simple.

Un circuit est un chemin dans lequel une charge électrique peut circuler.

La charge électrique est mesurée en « coulombs ». Le symbole de l’unité coulomb est C;par exemple, la charge d’un électron s’exprime comme étant de 1,6×10C.

Le flux de charge électrique est un courant électrique. Le courant électrique est mesuré en « ampères ». Le symbole de l’unité ampère est A.

Coulomb et ampère sont toutes les deux des unités utilisées couramment de le domaine de l’électricité et il est important de se rappeler qu’elles correspondent à deux grandeurs différentes. Le coulomb est l’unité de la charge, et l’ampère est l’unité de flux de charge.

Un ampère de courant est égal à un coulomb de charge passant un point dans un fil en une seconde. Nous pouvons mesurer la quantité de charge qui passe pendant un temps quelconque - il n’est pas nécessaire qu’elle soit seulement d’une seconde. On calcule simplement le courant en divisant une quantité de charge par le temps de la mesure de la charge.

Le courant peut être calculé en utilisant la formule 𝐼=𝑄𝑡, avec 𝐼 qui représente le courant, 𝑄 qui représente la charge, et 𝑡 qui représente le temps.

Définition : Courant électrique dans un fil

Le courant électrique, 𝐼, dans un fil métallique peut être trouvé en utilisant la formule 𝐼=𝑄𝑡, avec 𝑄 une quantité de charge qui passe en un point du fil pendant un certain temps, 𝑡.

Nous pouvons nous exercer à utiliser cette équation avec quelques exemples.

Exemple 1: Calculer le flux de charge en fonction du courant

Le schéma montre un circuit électrique contenant une pile et une ampoule. Le courant dans le circuit est de 2 ampères. Quel est la quantité de charge qui passe au point P dans le circuit en 1 seconde?

Réponse

Rappelez-vous que un ampère de courant est défini comme un coulomb de charge passant en un point en une seconde.

On nous dit que le courant dans le circuit est de 2 A.

Par conséquent, nous savons que 2 coulombs de charge passe le point P en 1 seconde.

Exemple 2: Comparer les courants dans plusieurs circuits

Hugo installe trois circuits. Il mesure combien de charge circule dans chaque circuit pendant le même intervalle de temps. Ses résultats sont présentés dans le tableau suivant.

ChargeTemps
Circuit 120 coulombs5 secondes
Circuit 225 coulombs5 secondes
Circuit 312 coulombs5 secondes

Quel circuit est traversé par la courant le plus fort?

Réponse

Rappelons que le courant peut être trouvé en utilisant la formule 𝐼=𝑄𝑡, avec 𝐼 le courant, 𝑄 la charge et 𝑡 le temps.

Nous utiliserons les valeurs du tableau dans l’équation ci-dessus pour calculer les valeurs du courant 𝐼, 𝐼 et 𝐼. Les indices 1, 2 et 3 indiquent le circuit pour lequel le courant est calculé.

En utilisant les mesures de charge et de temps pour le circuit 1, nous avons 𝐼=205=4.CsA

Le courant dans le circuit 1 est donc de 4 ampères.

Passons au circuit 2, nous avons 𝐼=255=5.CsA

Le courant dans le circuit 2 est de 5 ampères.

Pour le circuit 3, 𝐼=125=2,4.CsA

Ainsi, le courant dans le circuit 3 est de 2,4 ampères.

Par conséquent, le circuit 2 a le plus grand courant.

Exemple 3: Comparer des courants dans plusieurs circuits

Le schéma montre deux circuits, le circuit 1 et le circuit 2. Dans le circuit 1, 28 coulombs de charge circulent dans l’ampoule pendant 14 secondes. Dans le circuit 2, 9 coulombs de charge circulent dans le buzzer pendant 3 secondes. Dans quel circuit le courant est-il le plus grand?

Réponse

Nous voulons comparer le courant dans deux circuits différents. Rappelons la formule de calcul du courant, 𝐼=𝑄𝑡, avec 𝐼 le courant, 𝑄 la charge et 𝑡 le temps. Nous pouvons trouver le courant dans les circuits en utilisant les quantités de charge et les temps donnés pour chaque circuit dans cette équation.

Pour le circuit 1, on a 𝐼=2814=2.CsA

Ainsi, nous avons trouvé que le courant dans le circuit 1 est de 2 ampères.

Pour le circuit 2, on a 𝐼=93=3.CsA

Le courant dans le circuit 2 est de 3 ampères.

Par conséquent, le courant est plus grand dans le circuit 2.

Exemple 4: Relation entre le courant et la quantité de charge se déplaçant dans un circuit

Le schéma montre un circuit électrique contenant une pile et une ampoule. La quantité de charge passant au point P en une seconde est de 12 coulombs. Si la quantité de charge passant au point P en une seconde devait doubler, de quel facteur le courant dans le circuit changerait-il?

Réponse

Nous voulons comprendre comment le doublement de la charge qui passe en un point affecte le courant dans un circuit. On peut commencer par rappeler la formule du courant, 𝐼=𝑄𝑡, avec 𝐼 le courant, 𝑄 la charge et 𝑡 le temps. Nous utiliserons cette formule pour trouver deux valeurs de courant, que nous appellerons 𝐼i et 𝐼d. Les indices i et d caractérise le circuit avec la charge initiale ou doublée.

Pour calculer l’intensité initiale de courant, nous avons 𝐼=121=12,iCsA le courant initial est donc de 12 ampères.

Après que le montant de la charge a doublé, il y a 24 coulombs au point de passage P en une seconde. En utilisant cela dans l’équation, nous avons 𝐼=241=24.dCsA

Après que la charge a doublé, le courant est de 24 ampères.

Par conséquent, l’augmentation au point de passage de la charge P en une seconde d’un facteur 2, fait que le courant augmente d’un facteur de 2.

Exemple 5: Comprendre le courant électrique dans un circuit

Décrivez ce que l’on entend par l’expression courant électrique dans un circuit.

Réponse

On nous demande d’écrire une brève description du courant électrique dans un circuit. Pour commencer, rappelons que le courant électrique est le mouvement de la charge électrique. Le courant mesure la vitesse à laquelle la charge se déplace dans un mileu.

Dans un circuit, on voit des électrons chargés négativement se déplacer dans un fil. Nous regardons un point du fil pour mesurer son courant.

Terminons par résumer quelques concepts importants.

Points clés

  • La charge électrique est mesurée en coulombs;le symbole du coulomb est C.
  • Le courant électrique est mesuré en ampères;le symbole de l’ampère est A.
  • Un ampère est égal à un coulomb passant en un point dans un fil en seconde.
  • On peut calculer le courant, 𝐼, en utilisant la formule 𝐼=𝑄𝑡, avec 𝑄 la quantité de charge passant en un point pendant un intervalle de temps, 𝑡.

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