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Manuel Concis de Physique

Formules pour les Sections Clés

Courant Continu

est un courant électrique qui ne change ni de direction ni de grandeur au fil du temps. Les particules chargées se déplacent dans une seule direction, créant un flux stable d'électricité.

1. Concepts de Base et Loi d'Ohm

Intensité du Courant :

I = Δ q Δ t
Explication

I — intensité du courant ; Δq — quantité de charge traversant le conducteur ; Δt — temps. Caractérise l'intensité du mouvement des charges dans un circuit.

Tension :

U = φ 1 - φ 2
Commentaire

Différence de potentiel entre deux points d'un circuit. Détermine le travail effectué pour déplacer une charge entre eux.

Résistance d'un Conducteur :

R = ρ ⋅ l / S
Explication

R — résistance ; ρ — résistivité du matériau ; l — longueur du conducteur ; S — section transversale. Influence le courant : plus R est élevé, plus le courant est faible à tension fixe.

Loi d'Ohm pour une Section de Circuit :

I = U R
Commentaire

Relation fondamentale entre le courant, la tension et la résistance. Utilisée dans les calculs pour un circuit linéaire.

Circuit Complet avec FEM :

I = ε R + r
Explication

ε — force électromotrice de la source ; R — résistance du circuit externe ; r — résistance interne de la source. La formule tient compte des pertes à l'intérieur de la source, importantes pour les calculs de rendement.

2. Source de Courant et Tension

Tension aux Bornes du Circuit Externe :

U = ε - I ⋅ r
Explication

ε — FEM de la source ; I — courant dans le circuit ; r — résistance interne. Lorsqu'une charge est connectée, le courant provoque une chute de tension à l'intérieur de la source. Plus r est grand, plus U s'écarte de ε.

Commentaire :

Une source de courant est un dispositif qui convertit l'énergie (chimique, mécanique, etc.) en énergie électrique. La FEM ε caractérise la tension maximale disponible sans charge. Lorsqu'une charge est connectée, un courant I apparaît, et une partie de l'énergie est perdue en raison de la résistance interne r. La tension réelle U aux bornes est toujours inférieure à ε.

3. Travail, Puissance et Effet Thermique

Travail du Courant :

A = I ⋅ U ⋅ Δ t = Δ q ⋅ U
Explication

A — travail effectué par le courant électrique lorsqu'une charge traverse un conducteur. Peut être exprimé comme le produit de l'intensité du courant, de la tension et du temps, ou comme la charge multipliée par la tension.

Formules Équivalentes pour le Travail :

A = U 2 ⋅ Δ t R = I 2 ⋅ R ⋅ Δ t
Commentaire

Utilisées lors de la résolution de problèmes où tous les paramètres ne sont pas connus. Avec une résistance et une tension constantes, elles permettent de trouver rapidement l'énergie dissipée.

Puissance du Courant Électrique :

P = A Δ t = I ⋅ U = U 2 R = I 2 ⋅ R
Commentaire

P — puissance, caractérise le taux de conversion de l'énergie. Dans les problèmes, il est important de choisir la forme correcte : par la tension, par le courant ou par la résistance.

Quantité de Chaleur :

Q = I ⋅ U ⋅ Δ t = I 2 ⋅ R ⋅ Δ t
Commentaire

Chaleur dégagée dans un conducteur lorsque le courant le traverse — en tant qu'effet thermique. La formule de Joule-Lenz explique comment l'énergie électrique est convertie en chaleur.

4. Rendement de la Source de Courant

Rendement de la Source :

η = U ε = R R + r
Explication

η — rendement ; ε — FEM de la source ; U — tension aux bornes du circuit externe ; R — résistance externe ; r — résistance interne. Indique quelle fraction de l'énergie de la source est transmise à la charge, et quelle est perdue en interne.