Pas de panique, on va tout reprendre depuis le début et vite fait bien fait. Pour comprendre l'intensité électrique, il faut juste se rappeler ce qu'est un circuit électrique, un courant, et comment on branche un appareil de mesure. On va voir ça ensemble, tu vas voir c'est plus simple que ça en a l'air.
Un circuit électrique simple est une boucle fermée qui contient un générateur (pile) et un récepteur (lampe, moteur). Pour que le courant passe, le circuit doit être fermé. Le courant part du pôle + du générateur, traverse le récepteur, et revient au pôle -.
L'intensité électrique mesure le débit de charges qui passent dans le fil. Plus l'intensité est grande, plus le courant est fort. Elle se note I et se mesure en ampères (symbole A). Pour les petits courants, on utilise le milliampère (symbole mA).
À retenir : 1 A = 1000 mA.
On mesure l'intensité avec un ampèremètre. Il doit TOUJOURS être branché en série dans le circuit, c'est-à-dire sur le même fil que le dipôle qu'on étudie. Il faut aussi respecter la polarité : la borne marquée A (ou mA) vers le pôle + du générateur, la borne COM vers le pôle -.
Erreur fatale : ne JAMAIS brancher un ampèremètre en dérivation (aux bornes d'un dipôle), ça crée un court-circuit !
Exercice 1 — Vrai ou Faux (reconnaissance)
Complète par Vrai ou Faux :
a) L'intensité se mesure en volts. →
b) 1 A = 1000 mA. →
c) L'ampèremètre se branche en série. →
d) On peut brancher l'ampèremètre en dérivation sans risque. →
a) Faux — l'intensité se mesure en ampères (A).
b) Vrai.
c) Vrai.
d) Faux — en dérivation, l'ampèremètre crée un court-circuit et peut être détruit.
Exercice 2 — Conversions simples (à trous)
Complète les conversions en utilisant la règle : $I_{mA} = I_A \times 1000$ ou $I_A = \dfrac{I_{mA}}{1000}$.
a) $I = 3 \text{ A} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
b) $I = 500 \text{ mA} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ A}$
c) $I = 0,2 \text{ A} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
a) $3 \times 1000 = 3000 \text{ mA}$.
b) $\dfrac{500}{1000} = 0,5 \text{ A}$.
c) $0,2 \times 1000 = 200 \text{ mA}$.
Exercice 3 — Reconnaître le bon branchement
Parmi ces trois schémas, lequel montre un ampèremètre correctement branché pour mesurer l'intensité qui traverse la lampe ? Entoure la bonne réponse : Schéma 1 / Schéma 2 / Schéma 3.
Les schémas 1 et 3 montrent un ampèremètre en série, donc correctement branché. Le schéma 2 montre un ampèremètre en dérivation (branché aux bornes de la lampe), ce qui est interdit car cela crée un court-circuit.
Ah oui, l'intensité, l'ampèremètre, ça te revient ? On va remettre tout ça au propre avec la méthode complète pour lire une mesure et faire des conversions sans se tromper. Accroche-toi, on décolle.
1. L'intensité électrique
L'intensité $I$ mesure le débit de charges électriques. Unité : l'ampère (A). Pour les faibles intensités : le milliampère (mA).
Conversion : $1 \text{ A} = 1000 \text{ mA}$.
2. L'ampèremètre
Appareil de mesure de l'intensité. Il se branche en série dans le circuit. Polarité : borne A (ou mA) vers le + du générateur, borne COM vers le -.
3. Loi des nœuds (circuit en dérivation)
Dans un circuit avec des branches en parallèle, l'intensité dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées : $I = I_1 + I_2 + ...$
Étape 1 : Choisir le calibre le plus grand, puis le réduire si l'aiguille dévie trop peu.
Étape 2 : Calculer la valeur d'une division : $\text{valeur d'une division} = \dfrac{\text{calibre}}{\text{nombre total de divisions}}$.
Étape 3 : Multiplier par le nombre de divisions indiqué par l'aiguille : $I = \text{nombre de divisions} \times \text{valeur d'une division}$.
Étape 4 : Convertir si nécessaire (A ↔ mA).
A → mA : multiplier par 1000. Exemple : $0,35 \text{ A} = 0,35 \times 1000 = 350 \text{ mA}$.
mA → A : diviser par 1000. Exemple : $45 \text{ mA} = \dfrac{45}{1000} = 0,045 \text{ A}$.
Exercice 1 — Conversion A ↔ mA (à trous)
Complète :
a) $I = 1,8 \text{ A} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
b) $I = 320 \text{ mA} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ A}$
c) $I = 0,05 \text{ A} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
a) $1,8 \times 1000 = 1800 \text{ mA}$.
b) $\dfrac{320}{1000} = 0,32 \text{ A}$.
c) $0,05 \times 1000 = 50 \text{ mA}$.
Exercice 2 — Lecture d'ampèremètre (à trous, on le fait ensemble)
Un ampèremètre possède 100 divisions au total. On utilise le calibre 2 A. L'aiguille est sur la division 45.
a) Valeur d'une division = $\dfrac{\underline{\hspace{1.1em}}}{\underline{\hspace{1.1em}}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ A.
b) Intensité mesurée : $I = \underline{\hspace{1.1em}} \times \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ A.
c) Convertis cette intensité en mA : $I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$.
a) Valeur d'une division = $\dfrac{2}{100} = 0,02$ A.
b) $I = 45 \times 0,02 = 0,90$ A.
c) $0,90 \times 1000 = 900$ mA.
Exercice 3 — Loi des nœuds (à trous)
Dans un circuit en dérivation, une lampe et un moteur sont en parallèle. L'intensité dans la branche principale est $I = 0,6 \text{ A}$. L'intensité dans la lampe est $I_1 = 250 \text{ mA}$.
a) Convertis $I = 0,6 \text{ A}$ en mA : $I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$.
b) Loi des nœuds : $I = I_1 + I_2$, donc $I_2 = \underline{\hspace{1.1em}} - \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$.
c) Convertis $I_2$ en A : $I_2 = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ A}$.
a) $0,6 \times 1000 = 600$ mA.
b) $I_2 = 600 - 250 = 350$ mA.
c) $\dfrac{350}{1000} = 0,35$ A.
C'est l'heure de la répétition, comme au sport. Cinq exercices quasi identiques pour que les conversions et la lecture d'ampèremètre deviennent des automatismes. Tu vas enchaîner, et à la fin ce sera du gâteau.
Exercice 1
Convertis $I = 4,2 \text{ A}$ en milliampères.
$I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
$4,2 \times 1000 = 4200$ mA.
Exercice 2
Convertis $I = 850 \text{ mA}$ en ampères.
$I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ A}$
$\dfrac{850}{1000} = 0,85$ A.
Exercice 3
Convertis $I = 0,15 \text{ A}$ en milliampères.
$I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
$0,15 \times 1000 = 150$ mA.
Exercice 4
Convertis $I = 1200 \text{ mA}$ en ampères.
$I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ A}$
$\dfrac{1200}{1000} = 1,2$ A.
Exercice 5
Convertis $I = 0,003 \text{ A}$ en milliampères.
$I = \underline{\hspace{1.1em}} \text{ mA}$
$0,003 \times 1000 = 3$ mA.
Maintenant on passe aux choses sérieuses : des exercices du niveau de ton contrôle, avec des problèmes, de la lecture d'appareil, et la loi des nœuds. Tu es prêt, on y va.
Exercice 1 — Conversions
Convertis les intensités suivantes dans l'unité demandée :
a) $I = 3,6 \text{ A}$ en mA.
b) $I = 275 \text{ mA}$ en A.
c) $I = 0,42 \text{ A}$ en mA.
d) $I = 5 \text{ mA}$ en A.
a) $3,6 \times 1000 = 3600$ mA.
b) $\dfrac{275}{1000} = 0,275$ A.
c) $0,42 \times 1000 = 420$ mA.
d) $\dfrac{5}{1000} = 0,005$ A.
Exercice 2 — Lecture d'ampèremètre
Un ampèremètre analogique possède 50 divisions en tout. Pour chaque relevé, calcule l'intensité puis convertis dans l'autre unité.
a) Calibre 2 A, aiguille à la division 30. Donne $I_1$ en A puis en mA.
b) Calibre 200 mA, aiguille à la division 45. Donne $I_2$ en mA puis en A.
a) 1 div = $\dfrac{2}{50} = 0,04$ A. $I_1 = 30 \times 0,04 = 1,2$ A = 1200 mA.
b) 1 div = $\dfrac{200}{50} = 4$ mA. $I_2 = 45 \times 4 = 180$ mA = 0,18 A.
Exercice 3 — Loi des nœuds
Dans un circuit en dérivation, un ventilateur et une LED sont branchés en parallèle. L'ampèremètre sur la branche principale indique $I = 0,9 \text{ A}$. L'intensité dans la branche du ventilateur est $I_1 = 550 \text{ mA}$.
a) Convertis $I = 0,9 \text{ A}$ en milliampères.
b) Rappelle la relation entre $I$, $I_1$ et $I_2$ (loi des nœuds).
c) Calcule $I_2$ en mA, puis convertis en A.
a) $0,9 \times 1000 = 900$ mA.
b) Loi des nœuds : $I = I_1 + I_2$.
c) $I_2 = 900 - 550 = 350$ mA = 0,35 A.
Exercice 4 — Problème
Trois appareils sont branchés en dérivation sur le même circuit : un grille-pain ($I_1 = 2,5 \text{ A}$), une bouilloire ($I_2 = 1800 \text{ mA}$) et un four ($I_3 = 1,1 \text{ A}$).
a) Convertis $I_2 = 1800 \text{ mA}$ en ampères.
b) Calcule l'intensité totale $I$ fournie par le réseau, en ampères.
c) Exprime $I$ en milliampères.
d) Un disjoncteur coupe le circuit si l'intensité dépasse 5 A. Le disjoncteur va-t-il se déclencher ? Justifie.
a) $\dfrac{1800}{1000} = 1,8$ A.
b) $I = I_1 + I_2 + I_3 = 2,5 + 1,8 + 1,1 = 5,4$ A.
c) $5,4 \times 1000 = 5400$ mA.
d) Oui, le disjoncteur se déclenche car $I = 5,4 \text{ A} > 5 \text{ A}$.
Exercice 5 — Analyse de circuit
Sur un ampèremètre à 100 divisions, calibre 1 A, l'aiguille est sur la division 72.
a) Calcule l'intensité mesurée en A.
b) Convertis cette valeur en mA.
c) Si on avait utilisé le calibre 500 mA, l'aiguille aurait-elle dépassé le cadran (100 divisions) ? Justifie par un calcul.
a) 1 div = $\dfrac{1}{100} = 0,01$ A. $I = 72 \times 0,01 = 0,72$ A.
b) $0,72 \times 1000 = 720$ mA.
c) Avec calibre 500 mA, 1 div = $\dfrac{500}{100} = 5$ mA. Pour 720 mA, il faudrait $\dfrac{720}{5} = 144$ divisions, ce qui dépasse les 100 divisions du cadran. L'aiguille serait en butée, il faut utiliser un calibre plus grand.
Tu maîtrises l'intensité en 4e ? Voyons ce qui t'attend l'an prochain : la tension électrique, sa mesure avec un voltmètre (branché en dérivation cette fois !), et la loi d'Ohm qui relie tension, intensité et résistance. Un petit avant-goût pour briller en 3e.
En 3e, tu découvriras la tension électrique $U$, mesurée en volts (V) avec un voltmètre branché en dérivation. La loi d'Ohm relie la tension $U$ aux bornes d'un résistor, l'intensité $I$ qui le traverse et sa résistance $R$ : $U = R \times I$. Cette formule est fondamentale pour comprendre le fonctionnement des circuits électriques.
Exercice 1 — Comparaison ampèremètre / voltmètre
Complète le tableau suivant pour différencier les deux appareils de mesure :
| Appareil | Grandeur mesurée | Unité | Branchement |
|----------|------------------|-------|-------------|
| Ampèremètre | $\underline{\hspace{1.1em}}$ | $\underline{\hspace{1.1em}}$ | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
| Voltmètre | $\underline{\hspace{1.1em}}$ | $\underline{\hspace{1.1em}}$ | $\underline{\hspace{1.1em}}$ |
| Appareil | Grandeur mesurée | Unité | Branchement |
|----------|------------------|-------|-------------|
| Ampèremètre | Intensité | Ampère (A) | En série |
| Voltmètre | Tension | Volt (V) | En dérivation |
Exercice 2 — Découverte de la loi d'Ohm
Un résistor de résistance $R = 50 \, \Omega$ est traversé par un courant d'intensité $I = 0,2 \text{ A}$. La loi d'Ohm indique que la tension à ses bornes est $U = R \times I$.
a) Calcule $U$ en volts.
b) Si on double l'intensité ($I = 0,4 \text{ A}$), que devient $U$ ?
a) $U = 50 \times 0,2 = 10$ V.
b) $U = 50 \times 0,4 = 20$ V. La tension double aussi.
Exercice 3 — Analyse critique d'un circuit
Dans un circuit en série, on place un générateur, un ampèremètre, une lampe et un moteur. Un élève affirme : « L'intensité mesurée par l'ampèremètre dépend de l'endroit où on le place dans la boucle. »
a) Cette affirmation est-elle vraie ou fausse ? Justifie.
b) Propose une expérience simple pour vérifier ta réponse.
a) Faux. Dans un circuit en série, l'intensité est la même en tout point de la boucle. L'ampèremètre indiquera la même valeur quel que soit son emplacement.
b) On peut placer l'ampèremètre successivement entre le générateur et la lampe, puis entre la lampe et le moteur, puis entre le moteur et le générateur. On constatera que la valeur lue est identique.
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