Calculer l'intensité du courant en 3ᵉ : cours, exercices et méthode pour le brevet

Comprendre ce que mesure l’intensité

L’intensité du courant électrique indique la quantité de charge électrique qui traverse un point du circuit pendant une durée donnée. Son symbole est I et son unité internationale est l’ampère, de symbole A. Une intensité peut aussi être exprimée en milliampère, de symbole mA. La relation de conversion est : 1 A = 1 000 mA. Pour passer des ampères aux milliampères, tu multiplies par 1 000. Pour passer des milliampères aux ampères, tu divises par 1 000. Ainsi, 0,25 A correspond à 250 mA, et 80 mA correspond à 0,080 A. Écris toujours l’unité après le nombre : une valeur sans unité ne permet pas de conclure. Ne confonds pas l’intensité avec la tension. La tension, notée U et exprimée en volt, caractérise la différence d’état électrique entre deux points. L’intensité caractérise le courant qui traverse un dipôle ou une partie du circuit. Un générateur peut imposer une tension, tandis que les dipôles parcourus par le courant ont une intensité qui dépend du montage. Dans un schéma, une flèche peut indiquer le sens conventionnel du courant : à l’extérieur du générateur, il va de la borne positive vers la borne négative. Cette convention est indispensable pour interpréter le branchement d’un appareil de mesure. Garde le vocabulaire précis : un courant traverse un dipôle ; une tension existe entre les bornes d’un dipôle. Pour lire un schéma électrique, commence par suivre les fils : repère le générateur, les ampèremètres et surtout les points où le circuit se sépare ou se rejoint. Ces points sont les nœuds utiles pour choisir la bonne loi.

Brancher l’ampèremètre sans erreur

• Un ampèremètre mesure l’intensité qui le traverse. Il doit donc être branché en série avec le dipôle ou la portion de circuit étudiée : le courant doit passer à travers lui.
• Avant de modifier un montage, ouvre le circuit ou coupe l’alimentation. Tu évites ainsi une erreur de manipulation et tu protèges le matériel.
• Relie le fil par lequel arrive le courant conventionnel à la borne A ou mA de l’ampèremètre. Le courant ressort par la borne COM. Dans un circuit extérieur au générateur, le courant conventionnel arrive depuis la borne positive du générateur.
• Choisis la borne adaptée : A pour des intensités importantes, mA pour des intensités faibles. Consulte les indications de l’appareil utilisé : elles précisent les calibres possibles.
• Commence avec le calibre le plus grand disponible si tu ignores l’ordre de grandeur. Tu évites de dépasser la limite de l’appareil. Réduis ensuite le calibre si nécessaire pour obtenir une mesure plus lisible.
• Ne branche jamais un ampèremètre en dérivation directement aux bornes d’un générateur ou d’un dipôle. Sa très faible résistance peut alors provoquer un court-circuit.
• Lis la valeur en tenant compte de la borne et du calibre sélectionnés. Sur un appareil numérique, vérifie aussi le préfixe affiché : mA n’est pas A.
• Si l’écran affiche une valeur négative, le sens de branchement est inversé par rapport aux bornes de l’appareil. Coupe le circuit puis inverse les connexions de l’ampèremètre.

Choisir la bonne règle selon le montage

Deux lois, deux conditions

Appliquer l’unicité de l’intensité en série

Un circuit en série ne possède qu’un seul trajet possible pour le courant. Les dipôles sont placés les uns à la suite des autres dans une même boucle. Comme le courant ne peut ni se séparer ni éviter un dipôle, l’intensité est identique dans la lampe, le moteur, l’interrupteur fermé et les fils de connexion. Si un ampèremètre placé avant une lampe indique 0,18 A, un ampèremètre placé après la lampe indiquera aussi 0,18 A, à condition que les deux appareils soient correctement branchés et que le circuit reste le même. Tu peux donc compléter directement une valeur manquante, mais tu dois justifier la règle dans une réponse rédigée. Écris par exemple : « Le circuit est en série. Or l’intensité du courant est la même en tout point d’un circuit en série. Donc I₂ = I₁ = 0,18 A. » Cette rédaction montre que tu n’as pas deviné. Attention : deux dipôles peuvent avoir des tensions différentes tout en étant traversés par la même intensité dans un montage en série. Ne cherche donc pas à additionner les intensités des dipôles placés à la suite. L’addition concerne les courants qui se séparent dans des branches différentes, pas les dipôles d’une seule boucle. Si un interrupteur est ouvert dans une boucle série, le circuit est interrompu : aucun courant ne circule et l’intensité est nulle dans toute la boucle. La règle d’unicité reste cohérente : toutes les intensités valent alors 0 A.

Résoudre un calcul avec la loi des nœuds

Dans un circuit en dérivation, le courant arrive à un nœud, se répartit entre plusieurs branches, puis les courants se réunissent à un autre nœud. Un nœud est un point de connexion où se rencontrent au moins trois conducteurs. La loi des nœuds traduit la conservation du courant : il n’y a pas d’accumulation de charge électrique au nœud dans le fonctionnement habituel du circuit. Pour résoudre un exercice, commence par nommer les intensités exactement comme sur le schéma : I pour la branche principale, I₁ et I₂ pour les branches dérivées, par exemple. Repère ensuite le nœud où le courant se partage. Si deux branches sont présentes, écris la loi sous sa forme adaptée : I = I₁ + I₂. Remplace les lettres par les valeurs connues avec leurs unités, puis isole l’inconnue. Si I = 0,50 A et I₁ = 0,32 A, alors I₂ = I − I₁ = 0,50 − 0,32 = 0,18 A. La soustraction est logique : la branche inconnue reçoit une partie du courant total. Si l’inconnue est l’intensité principale, tu additionnes les intensités des branches. Avec I₁ = 120 mA et I₂ = 80 mA, tu obtiens I = 120 + 80 = 200 mA. Les unités doivent être identiques avant une addition ou une soustraction. Tu pourrais aussi convertir : 120 mA = 0,120 A et 80 mA = 0,080 A, donc I = 0,200 A. Les deux écritures sont équivalentes. Si une branche est ouverte, aucun courant ne la traverse : son intensité vaut 0 A. Le courant total est alors égal à la somme des intensités des branches encore fermées. Ne suppose jamais que les branches identiques partagent forcément le courant de manière égale : cette conclusion demande des informations supplémentaires sur les dipôles et le montage.

Contrôler le résultat et raisonner sur la sécurité