Un chargeur de téléphone demande environ 1 A, une minuscule diode lumineuse se contente de 20 mA et une bouilloire réclame près de 10 A. Qu’est-ce qui change d’un appareil à l’autre ? C’est la quantité de courant qui le traverse, que les physiciens appellent l’intensité du courant. Dans ce chapitre, tu apprends à la définir, à la mesurer avec un ampèremètre et à prévoir sa valeur dans un circuit.
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Le courant électrique dans un circuit
Dans un circuit fermé contenant un générateur (une pile par exemple), des porteurs de charge se mettent en mouvement. Dans les fils métalliques, ce sont des électrons libres, des particules chargées négativement. Ce déplacement d’ensemble de porteurs de charge constitue le courant électrique. Il n’existe que si le circuit est fermé et ne comporte que des conducteurs.
Par convention, à l’extérieur du générateur, le courant électrique circule de la borne positive (+) vers la borne négative (−). Les électrons, eux, se déplacent réellement en sens inverse, de la borne − vers la borne +.
L’intensité du courant : définition et unité
L’intensité du courant électrique mesure la quantité de charges qui traversent une section du fil à chaque seconde. Plus l’intensité est grande, plus le courant est « fort » : une lampe brille davantage, un moteur tourne plus vite.
L’intensité se note I. Son unité dans le Système international est l’ampère, de symbole A.
On utilise souvent des sous-multiples de l’ampère, car beaucoup de courants sont faibles :
| Unité | Symbole | Valeur en ampères |
|---|---|---|
| ampère | A | 1 A |
| milliampère | mA | 0,001 A = 10−3 A |
| microampère | µA | 0,000 001 A = 10−6 A |
Quelques ordres de grandeur : une diode lumineuse (LED) ≈ 20 mA ; une lampe de poche ≈ 0,3 A ; un sèche-cheveux ≈ 8 A ; un fusible de tableau domestique protège souvent des circuits de 16 A.
250 mA = 250 × 0,001 A = 0,25 A. Dans l’autre sens, 0,03 A = 0,03 × 1 000 mA = 30 mA. Et 45 µA = 0,045 mA.
Mesurer l’intensité avec un ampèremètre
L’intensité se mesure avec un ampèremètre (ou avec un multimètre réglé en position ampèremètre). Il se place en série dans le circuit : il doit être traversé par le courant que l’on veut mesurer. On ouvre donc le circuit à l’endroit voulu et on insère l’appareil dans la branche.
1. Éteins l’alimentation et ouvre le circuit à l’endroit choisi.
2. Branche l’ampèremètre en série, la borne A (ou mA) du côté de la borne + de la pile, et la borne COM du côté de la borne −.
3. Choisis d’abord le plus grand calibre, ferme le circuit, puis diminue le calibre jusqu’à la plus petite valeur supérieure à l’intensité mesurée.
4. Lis la valeur affichée et écris-la avec son unité.
Brancher un ampèremètre en dérivation, directement aux bornes d’une pile ou d’une lampe, crée presque un court-circuit : un courant très grand traverse l’appareil et peut l’endommager. Un ampèremètre se place toujours en série.
L’intensité dans un circuit en série
Dans un circuit en série, il n’y a qu’une seule boucle : le courant n’a aucun chemin de rechange. Les mesures montrent que l’intensité est la même en tout point de la boucle, avant ou après une lampe, un moteur ou un interrupteur.
Dans un circuit en série, l’intensité du courant est la même en tout point du circuit. Les dipôles ne « consomment » pas de courant : ce qui entre dans une lampe en ressort intégralement.
L’intensité dans un circuit en dérivation
Dans un circuit en dérivation, le courant arrive à un nœud (point où se rejoignent au moins trois fils) et se partage entre plusieurs branches. La branche principale contient le générateur ; les branches dérivées sont en parallèle.
L’intensité dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées. Pour deux branches : I = I1 + I2.
Exemples résolus
Dans un circuit en série, un ampèremètre placé entre la pile et un moteur indique 0,18 A. Que lit-on après le moteur ? L’intensité est la même en tout point d’un circuit en série : on lit 0,18 A.
Un ampèremètre placé dans la branche principale indique I = 0,85 A. La branche de la lampe L1 est traversée par I1 = 0,35 A. On cherche I2. Comme I = I1 + I2, on obtient I2 = I − I1 = 0,85 − 0,35 = 0,50 A.
On pense mesurer un courant d’environ 150 mA avec un multimètre dont les calibres sont 20 mA, 200 mA et 10 A. Le calibre 20 mA est trop petit. On prend 200 mA, le plus petit calibre supérieur à la valeur attendue. Si l’on ne sait pas du tout, on commence par 10 A.
Erreurs fréquentes
- Croire que le courant « s’use » en traversant une lampe : dans un circuit en série, l’intensité est la même avant et après.
- Brancher l’ampèremètre en dérivation au lieu de le placer en série.
- Oublier de convertir les mA en A avant d’additionner : 120 mA + 0,18 A se calcule en écrivant les deux valeurs dans la même unité.
- Confondre le sens conventionnel du courant et le sens de déplacement des électrons.
L’essentiel à retenir
- Le courant électrique est un déplacement de porteurs de charge (des électrons dans les métaux) ; son sens conventionnel va de la borne + à la borne − à l’extérieur du générateur.
- L’intensité se note I et s’exprime en ampères (A) ; 1 A = 1 000 mA.
- Elle se mesure avec un ampèremètre branché en série, en commençant par le plus grand calibre.
- En série, l’intensité est la même partout.
- En dérivation, l’intensité dans la branche principale est la somme des intensités dans les branches dérivées : I = I1 + I2.