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Électricité
Courant électrique

Lois de l'électricité, concepts et descriptions

Lois de l'électricité, concepts et descriptions

L' électricité est le mouvement des charges électriques qui circulent à travers un conducteur. Ce mouvement s'effectue selon certaines propriétés physiques. Ces propriétés sont rassemblées dans une série de lois et de théorèmes que les scientifiques ont développés tout au long de l'histoire.

Les lois et théorèmes les plus importants liés à l' énergie électrique sont :

La loi de Coulomb

La loi de Coulomb stipule que la force électrique de deux objets chargés est inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La loi de Coulomb dit aussi que cette force est directement proportionnelle au produit des charges.

Cette loi a été introduite pour la première fois en 1785 par le physicien Charles-Augustin de Coulomb

La loi d'Ampère

La loi d'Ampère a été développée par le Français André-Marie Ampère en 1831. La loi d'Ampère relie un champ magnétique statique à la cause qui le provoque. Plus tard, James Clerk Maxwell l'a corrigé et il est devenu une partie des équations de Maxwell.

La loi d'Ampère indique que la circulation de l'intensité du champ magnétique dans un contour fermé est proportionnelle au courant électrique qui circule dans ce contour.

La loi d'Ohm

La loi d'Ohm stipule que l'intensité du courant électrique circulant à partir d'un conducteur reliant deux points est directement proportionnelle à la tension entre les deux points et inversement proportionnelle à la résistance électrique du conducteur.

La loi d'Ohm parvient à décrire avec une grande précision le comportement de presque tous les matériaux électriquement conducteurs. Cependant, certains matériaux conducteurs ne respectent pas cette loi. Ceux-ci sont appelés matériaux conducteurs non ohmiques.

La loi doit son nom au physicien allemand George Ohm. En 1827, George Ohm a décrit les courants et les tensions qui se produisent dans les circuits électriques simples. En son honneur, la résistance s'exprime en Ohms (ω).

La loi de Faraday

La loi d'induction électromagnétique de Faraday est une loi fondamentale de l'électromagnétisme, avec :

  • un transformateur

  • un élément d'inductance

  • une pluralité de fonctionnement du générateur de près.

La loi stipule que :

L'amplitude de la force électromotrice induite dans tout circuit fermé est égale au taux de variation du flux magnétique à travers le circuit.

Cette loi a été découverte par Michael Faraday en 1831. Joseph Henry a découvert cette loi avant Faraday dans une étude indépendante en 1830, mais il n'a pas publié cette découverte. Par conséquent, cette loi est appelée loi de Faraday.

Traditionnellement, il existe deux façons de modifier le flux magnétique à travers le circuit. Quant à la force électromotrice induite, ce qui change, c'est votre propre champ électrique, comme changer le courant que le champ génère (comme un transformateur). Quant à la force motrice électromotrice, ce qui change, c'est le mouvement de tout ou partie du circuit dans le champ magnétique, comme dans un générateur de même polarité.

La loi actuelle de Kirchhoff (première loi de Kirchhoff) :

La loi des courants de Kirchhoff s'applique à un courant qui traverse un nœud d'un circuit électrique fermé en régime permanent.

Selon la loi de Kirchhoff, la somme algébrique des courants entrant dans n'importe quel nœud d'un circuit électrique (avec un signe différent s'ils entrent ou sortent) est nulle.

Loi des contraintes de Kirchhoff (deuxième loi de Kirchhoff)

En général, la loi de contrainte de Kirchhoff stipule que la somme algébrique des chutes de tension agissant entre les paires de points dans l'espace qui forment une séquence fermée (orientée) est égale à zéro.

Dans la formulation la plus simple, la loi dit que la somme algébrique du potentiel électrique le long d'une ligne fermée (avec le signe approprié dépendant du sens de déplacement du maillage) est égale à zéro.

Le théorème de Thévenin

Le théorème de Thévenin fait référence à tout circuit linéaire avec uniquement des sources de tension et de courant et des résistances. Le théorème stipule que si les points A et B sont disponibles, cela équivaut à une seule source de tension V et à une seule résistance R en série avec elle.

Le théorème de Bernard Thévenet est l'affirmation que toute source peut être remplacée de manière équivalente par une source de tension idéale connectée en série et résistance interne.

Ce théorème est un double énoncé du théorème de Norton sur le remplacement équivalent d'un circuit arbitraire par une source de courant idéale et une résistance connectée en parallèle.

En d'autres termes, le courant dans toute résistance Zn connectée à n'importe quel circuit est égal au courant dans la même résistance Zn connectée à une source de tension idéale avec une tension égale à la tension en circuit ouvert du circuit. De plus, il a une résistance interne Zi égale à la résistance totale de la "partie fermée" du circuit. Cette résistance est déterminée par le côté borne Zn à condition que toutes les sources du circuit soient remplacées par des impédances égales aux impédances internes de ces sources.

Le théorème de Norton

Dans le domaine des circuits électriques, le théorème de Norton stipule que tout circuit linéaire, aussi complexe soit-il, vu de deux nœuds A et B est équivalent à un générateur de courant réel constitué d'un générateur de courant idéal en parallèle avec une endurance. L'équivalence est limitée à la tension et au courant aux nœuds A et B.

Le théorème de Norton est une extension du théorème de Thévenin et a été obtenu en 1926 par deux personnes différentes en même temps :

  • Hans Ferdinand Mayer (1895-1980), chercheur Hause-Siemens

  • Edward Lawry Norton (1898-1983), un laboratoire Bell. ingénieur.

Seul Mayer a publié son travail, mais Norton a publié son travail via un rapport technique interne de Bell Laboratories.

Le théorème de superposition

Le théorème de superposition stipule que dans un circuit linéaire avec plus d'une source indépendante, l'effet de toutes les sources sur une impédance est la somme des effets de chaque source indépendamment, remplaçant les autres sources de tension par un court-circuit et remplaçant toutes les autres sources de courant avec un circuit ouvert.

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Date de publication : 12 septembre 2021
Dernier examen : 12 septembre 2021