B.5 · Courant électrique et circuits

Cette fiche couvre des sujets HL sélectionnés pour le cours évalué pour la première fois en 2025 ; elle ne représente pas l'intégralité du programme.

Prérequis : lire les quantités et unités indiquées, puis utiliser l'arithmétique et les conditions du modèle ci-dessous.

Les exemples sont originaux et fictifs : ils ne correspondent ni à de vraies mesures ni à de véritables enquêtes d'étudiants.

Qu'est-ce qui expliquerait cette observation ?

• Une lampe devient plus faible lorsqu'une autre est ajoutée en série. Le courant et le transfert d'énergie dépendent de tout le circuit, pas seulement d'une seule lampe.

Construire le modèle

• Le courant est la charge passant par unité de temps.
• La différence de potentiel est l'énergie transférée par unité de charge.
• La résistance est la différence de potentiel divisée par le courant pour un point de fonctionnement donné.
• Courant : Taux d'écoulement de la charge.
• Différence de potentiel : Énergie transférée par unité de charge.

Choisir des preuves capables de le tester

• Le courant est le même à travers les composants en série.
• Les différences de potentiel s'additionnent autour du chemin en série.
• En parallèle, les branches partagent la même différence de potentiel, tandis que les courants de branche s'additionnent à un nœud.

En laboratoire : Placez un ampèremètre en série et un voltmètre en parallèle. Pour une investigation I-V, modifiez la tension par paliers, inversez la polarité si nécessaire et limitez le courant pour réduire l'échauffement.

Travailler à partir de quantités connues

• Connu : une résistance a 6.0 V à ses bornes et traverse un courant de 0.30 A.
• Utilisez R = V/I.
• R = 6.0/0.30 = 20 ohms.
• Puissance = VI.
• Puissance = 6.0×0.30 = 1.8 W.
• Ces grandeurs décrivent le même point de fonctionnement.

À vous : Un composant a 12 V à ses bornes et traverse un courant de 0.40 A. Trouvez la résistance.

Vérifier la conclusion et ses limites

• Le courant n'est pas consommé par une lampe.
• Un filament chauffe, donc sa résistance peut ne pas rester constante lorsque la tension change.

Pas vrai : Une lampe consomme le courant électrique à mesure que la charge traverse. Le courant est un flux de charge, et la charge est conservée : le même courant entre et sort d'une lampe. La lampe transfère l'énergie des charges en chaleur et lumière ; elle ne consomme pas les charges.

Clé :

• Le courant est la charge passant par unité de temps.
• Le courant est le même à travers les composants en série.
• À retenir : le courant n'est pas consommé par une lampe.

Écrire à partir d'une résistance de 36 ohms

• Un composant a une tension de 9 V à ses bornes et parcourt un courant de 0.25 A.
• Trouver la résistance et la puissance. Une ampoule n'utilise pas le courant.

Écrire à partir d'une puissance de 2.25 watts

• Un composant a une tension de 9 V à ses bornes et parcourt un courant de 0.25 A.
• P = VI = 2.25 W, vérifié par I²R avec R = 36 ohm : 0.0625 × 36 = 2.25 W — deux voies, une seule réponse.

Écrire à partir d'un groupement série-parallèle

• Deux résistances de 12 ohms : en série 24 ohm, en parallèle 6 ohm.
• La série fait passer un seul courant dans les deux ; le parallèle le divise — la même paire, quatre fois différente en résistance.