Définition de l'intensité du courant électrique

L'intensité du courant, c'est le « débit » de charges électriques qui traversent un fil chaque seconde ; elle se mesure en ampères avec un ampèremètre branché en série.

Objectifs

Savoir ce qui circule dans un circuit et dans quel sens.
Définir l'intensité du courant et son unité, l'ampère.
Utiliser la relation \(Q = I \times t\).
Mesurer une intensité avec un ampèremètre et convertir des milliampères en ampères.

1. Qu'est-ce qui circule dans un circuit ?

Notions clés

Le courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charges électriques :

dans les métaux (fils de cuivre), ce sont des électrons, chargés négativement ;
dans les solutions (eau salée), ce sont des ions.

La charge d'un électron est \(-e\), avec \(e = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}\) (le coulomb, C, est l'unité de charge électrique).

Par convention, le courant circule, à l'extérieur du générateur, de la borne \(+\) vers la borne \(-\). Les électrons, eux, se déplacent dans le sens inverse : de la borne \(-\) vers la borne \(+\).

Dans un fil de cuivre, dans quel sens se déplacent les électrons ?

De la borne + vers la borne −, comme le sens conventionnel.
De la borne − vers la borne +, dans le sens inverse du sens conventionnel.
Ils ne bougent pas.

Les électrons sont négatifs : ils sont attirés par la borne + et circulent à l'opposé du sens conventionnel du courant.

2. L'intensité : un débit de charges

Définition

L'intensité \(I\) du courant est la quantité de charge électrique \(Q\) qui traverse une section du fil pendant une durée \(t\), divisée par cette durée :

\[I = \frac{Q}{t} \qquad \text{donc} \qquad Q = I \times t\]

\(I\) en ampères (A) ;
\(Q\) en coulombs (C) ;
\(t\) en secondes (s).

Un courant de \(1\ \text{A}\) correspond au passage d'une charge de \(1\ \text{C}\) chaque seconde.

Fais varier l'intensité \(I\) avec le curseur : la charge transportée \(Q\) augmente avec la durée, et d'autant plus vite que \(I\) est grande.

Multiples et sous-multiples

\(1\ \text{mA} = 0{,}001\ \text{A} = 10^{-3}\ \text{A}\) (milliampère) ;
\(1\ \text{A} = 1000\ \text{mA}\) ;
\(1\ \text{kA} = 1000\ \text{A}\) (kiloampère).

Exemple résolu 1

Une lampe de bureau est traversée par un courant de \(0{,}50\ \text{A}\) pendant 2 minutes. Quelle charge a traversé la lampe ? Combien d'électrons cela représente-t-il ? Cherche d'abord.

Convertir la durée en secondes : \(t = 2 \times 60 = 120\ \text{s}\).

\[Q = I \times t = 0{,}50 \times 120 = 60\ \text{C}\]

Chaque électron porte une charge \(e = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}\) : \[N = \frac{Q}{e} = \frac{60}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 3{,}75 \times 10^{20}\ \text{électrons}\]

Exemple résolu 2

Une charge de \(90\ \text{C}\) traverse un moteur de jouet en \(45\ \text{s}\). Calcule l'intensité, en A puis en mA.

Voir la solution

\[I = \frac{Q}{t} = \frac{90}{45} = 2{,}0\ \text{A} = 2000\ \text{mA}\]

Combien vaut 250 mA en ampères ?

250 000 A
2,5 A
0,25 A

On divise par 1000 : \(250\ \text{mA} = 250 \div 1000 = 0{,}25\ \text{A}\).

Un courant de 3 A circule pendant 10 s. Quelle charge a traversé le fil ?

30 C
3,3 C
13 C

\(Q = I \times t = 3 \times 10 = 30\ \text{C}\).

3. Mesurer une intensité

Place les noms des parties du multimètre utilisé en ampèremètre.

Règles de branchement

flowchart LR
A[Ouvrir le circuit] --> B[Brancher en serie]
B --> C[Courant entre par A ou mA]
C --> D[Sort par COM]
D --> E[Plus grand calibre d abord]
E --> F[Lire et baisser le calibre]

L'ampèremètre se branche en série dans le circuit.
Le courant conventionnel entre par la borne A (ou mA) et sort par la borne COM.
On commence par le plus grand calibre, puis on descend jusqu'au plus petit calibre supérieur à la valeur mesurée, pour une lecture plus précise.
Si l'affichage est négatif, l'appareil est branché à l'envers : la valeur est juste, mais il faut inverser les fils.

Exemple résolu 3

Ibrahim mesure environ \(0{,}25\ \text{A}\) sur le calibre 10 A. Son multimètre propose les calibres 200 mA, 2 A et 10 A. Quel calibre doit-il choisir ensuite ?

Voir la solution

\(0{,}25\ \text{A} = 250\ \text{mA}\), ce qui dépasse \(200\ \text{mA}\) : ce calibre est trop petit. Le plus petit calibre supérieur à la valeur est donc 2 A.

Comment branche-t-on un ampèremètre ?

En dérivation, aux bornes de la lampe.
En série, le courant entrant par la borne A ou mA et sortant par COM.
En série, le courant entrant par la borne COM.

L'ampèremètre compte les charges qui le traversent : il doit être dans la boucle, en série, et le courant entre par A (ou mA).

Erreurs fréquentes

Croire que les électrons circulent de la borne \(+\) vers la borne \(-\).
Oublier de convertir les minutes en secondes ou les mA en A.
Commencer la mesure sur le plus petit calibre.
Brancher l'ampèremètre en dérivation.

Récapitulatif

Le courant est un déplacement de porteurs de charges (électrons dans les métaux).
Sens conventionnel : de \(+\) vers \(-\) hors du générateur ; les électrons vont en sens inverse.
\(I = \dfrac{Q}{t}\), en ampères ; \(1\ \text{A} = 1000\ \text{mA}\).
Ampèremètre en série, entrée par A ou mA, sortie par COM, plus grand calibre d'abord.

Courant électrique

Déplacement d'ensemble de porteurs de charges (électrons, ions).

Sens conventionnel

De la borne + vers la borne − à l'extérieur du générateur.

Intensité

Débit de charges : \(I = Q/t\), en ampères (A).

1 mA

\(0{,}001\ \text{A}\)

Ampèremètre

En série ; entrée A ou mA, sortie COM ; plus grand calibre d'abord.