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Le grand voyage des électrons : tension, intensité, résistance

Troisième · Physique-Chimie · environ 15 min

Imagine que tu allumes ta lampe de chevet le soir. D'un simple clic, la lumière apparaît. Mais que se passe-t-il vraiment à l'intérieur des fils ? Une armée invisible de petites particules, les électrons, se met en mouvement ! Aujourd'hui, tu vas devenir capable de comprendre et de mesurer ce qui circule dans un circuit électrique. Attache ta ceinture, on part en voyage !

1. Le circuit électrique : une route pour les électrons

Un circuit électrique est comme une route fermée sur laquelle circulent les électrons. Pour qu'ils avancent, il faut :

  • un générateur (pile, batterie) qui les pousse, comme une pompe ;
  • des fils conducteurs qui forment la route ;
  • un récepteur (lampe, moteur) qui utilise l'énergie ;
  • parfois un interrupteur qui ouvre ou ferme la route.
Le circuit électrique simple Un circuit fermé : une pile fournit le courant, des fils le conduisent jusqu'à une lampe qui brille, en passant par un interrupteur fermé. Si l'interrupteur s'ouvrait, la lampe s'éteindrait. pile interrupteur fermé
Un circuit fermé : la boucle complète pour que les électrons circulent

Si la route est coupée (circuit ouvert), plus rien ne circule. La lampe s'éteint !

2. Les trois grandeurs à connaître

L'intensité (I)

C'est le débit des électrons : combien passent chaque seconde. Comme le nombre de voitures qui traversent un pont.

  • Symbole : I
  • Unité : l'ampère (A)
  • Appareil de mesure : l'ampèremètre, branché en série (sur la route).

La tension (U)

C'est la « poussée » que donne le générateur aux électrons, comme la pente d'un toboggan.

  • Symbole : U
  • Unité : le volt (V)
  • Appareil de mesure : le voltmètre, branché en dérivation (à côté, en parallèle).

La résistance (R)

C'est ce qui freine les électrons, comme un rétrécissement sur la route.

  • Symbole : R
  • Unité : l'ohm (Ω)

3. La loi d'Ohm : la formule magique

La loi d'Ohm À gauche, un circuit simple : un générateur qui impose la tension U, un conducteur ohmique de résistance R, et un courant d'intensité I qui circule. À droite, la loi qui les relie : U = R × I, c'est-à-dire volts = ohms × ampères. Le triangle mnémotechnique aide à retrouver chaque grandeur : U en haut, R et I en bas. U volts R ohms I (ampères) U = R × I V = Ω × A U R I tension = résistance × intensité
U = R × I : la relation entre tension, résistance et intensité

Ces trois grandeurs sont reliées par la loi d'Ohm :

U = R × I
  • U en volts (V), R en ohms (Ω), I en ampères (A).

Exemple 1 : Une résistance de R = 100 Ω est traversée par I = 0,2 A. U = R × I = 100 × 0,2 = 20 V.

Exemple 2 : Aux bornes d'une résistance, U = 6 V et I = 0,03 A. R = U ÷ I = 6 ÷ 0,03 = 200 Ω.

Exemple 3 : Une résistance R = 50 Ω supporte U = 10 V. I = U ÷ R = 10 ÷ 50 = 0,2 A.

4. Modéliser une transformation chimique

La transformation chimique À gauche, les réactifs : une molécule de deux atomes bleus et une de deux atomes orange. Une flèche mène aux produits, à droite : deux molécules formées chacune d'un atome bleu et d'un atome orange. On compte deux atomes bleus et deux atomes orange de chaque côté : les atomes se sont seulement réarrangés, rien ne s'est perdu. atome A atome B + réactifs produits mêmes atomes réarrangés — rien ne se perd
À l'intérieur de la pile : les réactifs chimiques se transforment en produits et libèrent de l'énergie

Une pile fonctionne grâce à une transformation chimique : des substances réagissent à l'intérieur et libèrent de l'énergie. On l'écrit comme une réaction, avec des réactifs (au départ) qui se transforment en produits (à la fin). Quand les réactifs sont épuisés, la pile est « morte » !

À retenir

  • Un circuit a besoin d'un générateur, de fils, d'un récepteur (et parfois d'un interrupteur).
  • Intensité (I) en ampères (A), mesurée par l'ampèremètre en série.
  • Tension (U) en volts (V), mesurée par le voltmètre en dérivation.
  • Loi d'Ohm : U = R × I (donc R = U ÷ I et I = U ÷ R).
  • Une pile produit de l'électricité grâce à une transformation chimique (réactifs → produits).