Physique-Chimie
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Fiche de révision :
L'Électricité et les Circuits

L'électricité et les circuits électriques sont au cœur du programme de Physique-Chimie Terminale. Maîtriser les lois d'Ohm et de Kirchhoff est indispensable pour réussir le bac.

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PHY
La loi d'Ohm
Définition
Pour un conducteur ohmique (résistance) soumis à une tension U, l'intensité du courant I qui le traverse est proportionnelle à U : U = R·I, où R est la résistance en ohms (Ω). La résistance est une caractéristique du composant.
Question probable
Une résistance de 100 Ω est soumise à une tension de 12 V. Calculer l'intensité du courant.
Réponse
On applique la loi d'Ohm : U = R·I → I = U/R = 12/100 = 0,12 A = 120 mA. La puissance dissipée par effet Joule est P = U·I = = = 12 0,12 = 1,44 W.
Mnémotechnique
U = R·I. "URi" : U en haut, R et I en bas. Pour trouver R : R = U/I. Pour trouver I : I = U/R.
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PHY
Loi des nœuds (Kirchhoff en courant)
Définition
La somme algébrique des intensités des courants entrant et sortant en un nœud d'un circuit est nulle : ΣI_entrants = ΣI_sortants. Le courant électrique se conserve aux nœuds : il ne peut pas s'accumuler.
Question probable
Dans un circuit, trois branches arrivent à un nœud avec des courants I₁ = 3 A et I₂ = 1 A entrants, et I₃ sortant. Déterminer I₃.
Réponse
D'après la loi des nœuds : ΣI_entrants = ΣI_sortants → I₁ + I₂ = I₃ → I₃ = 3 + 1 = 4 A. Le courant total sortant égale la somme des courants entrants. La charge se conserve.
Mnémotechnique
Nœud = jonction. Ce qui entre = ce qui sort. "L'eau dans les tuyaux : le débit total se conserve à chaque bifurcation."
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PHY
Loi des mailles (Kirchhoff en tension)
Définition
La somme algébrique des tensions le long de toute maille fermée d'un circuit est nulle : ΣU = 0. Correspond à la conservation de l'énergie. Les générateurs fournissent de l'énergie, les récepteurs en consomment.
Question probable
Dans une maille contenant un générateur de f.e.m. E = 9 V et deux résistances R₁ = 30 Ω et R₂ = 60 Ω en série, calculer l'intensité.
Réponse
D'après la loi des mailles : E − U_{R₁} − U_{R₂} = 0 → E = R₁·I + R₂·I = (R₁ + R₂)·I → I = E/(R₁ + R₂) = 9/(30 + 60) = 9/90 = 0,1 A. U_{R₁} = 30 0,1 = 3 V, U_{R₂} = 60 0,1 = 6 V. Vérification : 3 + 6 = 9 V = E.
Mnémotechnique
Maille fermée : somme des tensions = 0. Générateur fournit (+), récepteur prend (−). "Ce qui monte doit redescendre."
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PHY
Associations de résistances
Définition
En série, la résistance équivalente est R_éq = R₁ + R₂ + ... (courant identique, tensions s'additionnent). En parallèle, 1/R_éq = 1/R₁ + 1/R₂ + ... (tension identique, courants s'additionnent). La résistance équivalente en parallèle est toujours inférieure à la plus petite résistance.
Question probable
Calculer la résistance équivalente de R₁ = 6 Ω et R₂ = 12 Ω montées en parallèle.
Réponse
1/R_éq = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/6 + 1/12 = 2/12 + 1/12 = 3/12 = 1/4 → R_éq = 4 Ω. Vérification : R_éq = 4 Ω < 6 Ω (plus petite valeur). Formule rapide pour deux résistances : R_éq = R₁·R₂/(R₁ + R₂) = = 72/18 = 4 Ω.
Mnémotechnique
Série : on additionne. Parallèle : on additionne les inverses (puis on inverse). Parallèle → résistance diminue. Série → résistance augmente.
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PHY
Le circuit RC (condensateur)
Définition
Un condensateur de capacité C (en farads) stocke une charge Q = C·U. Dans un circuit RC, la charge et la tension varient exponentiellement avec le temps : U_C(t) = E(1 − e^{−t/τ}) à la charge, avec τ = R·C (constante de temps). Après 5τ, le condensateur est considéré chargé.
Question probable
Décrire le comportement d'un condensateur lors de sa charge dans un circuit RC.
Réponse
À t = 0 (condensateur déchargé), U_C = 0 et I = E/R (courant maximal). Le condensateur se charge progressivement : U_C(t) = E(1 − e^{−t/RC}). L'intensité décroît : I(t) = (E/R)·e^{−t/RC}. À t = τ = RC, U_C = E(1 − e^{−1}) 0,63E. À t = 5τ, U_C 0,99E (condensateur chargé). La charge Q = C·U_C.
Mnémotechnique
τ = R·C. À t = τ : 63% de la tension finale. À 5τ : condensateur chargé. "Plus R ou C est grand, plus c'est lent."
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