U et I : les deux grandeurs du courant
Le soir, sur l’établi, un petit moteur ronronne au bout d’une pile plate de 4,5 V. Pour l’étudier, il faut DEUX nombres — et deux appareils. L’ampèremètre s’est glissé DANS la boucle : tout le courant qui fait tourner le moteur le traverse, et son aiguille dit 0,30 A. Le voltmètre, lui, n’a rien ouvert du tout : deux fils fins posés sur les deux bornes du moteur, comme un pont, et il affiche 4,5 V. Deux appareils, deux branchements, deux grandeurs — et le moteur n’a jamais cessé de tourner.
L'essentiel
Deux grandeurs décrivent le courant. La tension U se mesure en volts (V) : elle existe entre deux points, aux bornes d'un appareil, et on la mesure avec un voltmètre placé à côté, en dérivation. L'intensité I se mesure en ampères (A) : c'est la quantité de courant qui passe dans un fil, et on la mesure avec un ampèremètre placé dans le chemin du courant, en série.
Un chargeur USB donne 5 V, une pile plate 4,5 V, une prise du mur 230 V.
L'idée à retenir
Deux grandeurs décrivent le courant électrique, et il ne faut jamais les confondre. La TENSION U se mesure en volts (V) : elle s’établit ENTRE DEUX POINTS, aux bornes d’un dipôle, et se mesure au VOLTMÈTRE branché en DÉRIVATION — directement aux bornes, sans ouvrir le circuit. L’INTENSITÉ I se mesure en ampères (A) : c’est le DÉBIT des charges qui traversent UNE branche, et elle se mesure à l’AMPÈREMÈTRE branché en SÉRIE — inséré dans la boucle, pour que tout le courant le traverse. Retiens les ordres de grandeur du quotidien : un port USB délivre 5 V, une pile plate 4,5 V, une batterie de voiture 12 V… et la prise du secteur 230 V. Cette dernière est dangereuse : on ne manipule JAMAIS le secteur directement.
Comprendre
Avant de relier les grandeurs électriques entre elles, il faut savoir les reconnaître et les mesurer. La tension électrique, notée U, se mesure en volts (symbole V). Elle se rapporte toujours à deux points : on parle de la tension aux bornes d'un dipôle (une lampe, un moteur, une résistance) ou de la tension délivrée par un générateur.
Pour la mesurer, on branche un voltmètre en dérivation, c'est-à-dire directement aux bornes du dipôle, sans ouvrir le circuit. L'intensité du courant, notée I, se mesure en ampères (symbole A). Elle indique le débit de l'électricité qui circule : plus il passe de charges par seconde dans un fil, plus l'intensité est grande.
Pour la mesurer, on branche un ampèremètre en série, de façon que tout le courant à mesurer le traverse. Ces deux réflexes de branchement (voltmètre en dérivation, ampèremètre en série) sont au cœur de la mesure en électricité. Quelques ordres de grandeur utiles au quotidien : un port USB délivre 5 V, une pile plate 4,5 V, la batterie d'une voiture 12 V, et la prise du secteur 230 V. Cette dernière valeur est dangereuse : on ne manipule jamais directement le secteur 230 V. Savoir nommer, mesurer et situer la tension et l'intensité est le point de départ de tout le chapitre.
Le cours
Tension et intensité sont les deux grandeurs de base qui décrivent un courant électrique, et il faut savoir les distinguer avant de les relier. La tension électrique, notée U, se mesure en volts (symbole V). C'est une grandeur qui existe entre deux points : on parle de la tension aux bornes d'un dipôle ou de la tension délivrée par un générateur.
On la mesure avec un voltmètre branché en dérivation, directement aux bornes du dipôle, sans ouvrir le circuit. L'intensité du courant, notée I, se mesure en ampères (symbole A) : elle traduit le débit de l'électricité qui circule dans une branche, c'est-à-dire la quantité de charges qui passent chaque seconde. On la mesure avec un ampèremètre branché en série, de sorte que le courant à mesurer le traverse entièrement.
Ces deux réflexes de branchement sont essentiels : voltmètre en dérivation pour la tension, ampèremètre en série pour l'intensité. Il est aussi utile de connaître quelques ordres de grandeur du quotidien : un port USB délivre 5 V, une pile plate 4,5 V, la batterie d'une voiture 12 V, et la prise du secteur 230 V. Le secteur, à 230 V, est dangereux : on ne le manipule jamais directement. Tension et intensité sont deux grandeurs distinctes ; c'est en les reliant, grâce à la résistance, à la puissance puis à l'énergie, que se construit tout le chapitre.
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Les erreurs fréquentes
- On mesure l'intensité en branchant l'ampèremètre en dérivation, aux bornes du dipôle, comme un voltmètre.
- L'ampèremètre se branche en série, de façon que le courant à mesurer le traverse. C'est le voltmètre qui se branche en dérivation, aux bornes du dipôle.
- Le volt et l'ampère, c'est pareil, cela mesure la force du courant.
- Ce sont deux grandeurs différentes : la tension (en volts) existe entre deux points, l'intensité (en ampères) mesure le débit du courant qui traverse un fil.
Tu maîtrises la notion si…
- Nommer la tension (U, en volts) et l'intensité (I, en ampères) et donner un ordre de grandeur courant de chacune.
- Associer chaque grandeur à son appareil de mesure et à son branchement : voltmètre en dérivation, ampèremètre en série.
- Situer des tensions du quotidien (USB 5 V, pile 4,5 V, secteur 230 V) et savoir que le secteur 230 V est dangereux.
Vérifie que tu as compris
Avec quel appareil et quel branchement mesure-t-on l'intensité du courant dans une branche ?
Réponse Un ampèremètre branché en série
L'intensité se mesure avec un ampèremètre branché en série, de façon que le courant à mesurer le traverse ; la tension, elle, se mesure au voltmètre branché en dérivation.
Parmi ces tensions du quotidien, laquelle est celle du secteur, dangereuse à manipuler ?
Réponse 230 V
Le secteur délivre 230 V, une tension élevée et dangereuse : on ne le manipule jamais directement. Le port USB (5 V), la pile plate (4,5 V) et la batterie de voiture (12 V) sont des basses tensions.
Avec quel appareil et quel branchement mesure-t-on la tension aux bornes d'une lampe ?
Réponse un voltmètre branché en dérivation
La tension se mesure avec un voltmètre branché en dérivation, directement aux bornes du dipôle. L'intensité, elle, se mesure avec un ampèremètre branché en série.
S'entraîner sur cette notion
La scène s'anime pas à pas, la mascotte t'explique, puis tu t'entraînes. Gratuit pour commencer.
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L’intensité : un ampèremètre branché en série.
Regarde le poste de pilotage : l’ampèremètre est un MAILLON du chemin ambre — le courant qui fait tourner le moteur le TRAVERSE, c’est le branchement en série, et il compte le débit en ampères (ici 0,30 A). Le voltmètre est un PONT : deux fils fins posés sur les DEUX bornes, en dérivation, sans rien ouvrir — il lit la tension en volts (ici 4,5 V). Un appareil dans le chemin, un appareil entre deux points : voilà toute la différence.
U en volts entre deux points ; I en ampères dans la branche.
Les deux panneaux posent deux questions différentes. À gauche, l’intensité I répond à « combien de courant TRAVERSE ce fil ? » : c’est un débit de charges, compté en ampères (A) dans UNE branche, par un ampèremètre en série. À droite, la tension U répond à « qu’y a-t-il ENTRE ces deux points ? » : elle s’établit entre les DEUX bornes d’un dipôle, se compte en volts (V) et se mesure au voltmètre en dérivation. Dire « le volt et l’ampère, c’est pareil » est donc faux : ce sont deux grandeurs distinctes, avec chacune son unité et son appareil.
A en série dans la boucle ; V en dérivation aux bornes.
L’élève a posé son ampèremètre en dérivation, aux bornes de la lampe — comme un voltmètre : mal placé, il ne mesure pas l’intensité qui traverse la lampe. La correction tient en un geste : l’ampèremètre rejoint la BOUCLE (en série, le courant doit le traverser), et c’est le voltmètre qui se pose aux bornes de la lampe (en dérivation, entre les deux points). Chacun à sa place : A dans le chemin, V en pont.
5 V l’USB, 12 V la batterie — 230 V le secteur : danger.
Associe chaque valeur à son objet : 5 V, c’est le port USB ; 12 V, la batterie de voiture ; 230 V, la prise du mur — le secteur. Les basses tensions (4,5 V de la pile plate, 5 V, 12 V) sont sans danger au toucher : c’est avec elles qu’on manipule à l’établi. Le secteur 230 V, lui, alimente toutes les prises de la maison et peut faire passer dans le corps un courant dangereux : on ne le manipule JAMAIS directement. C’est cette maison à 230 V que la suite du chapitre va apprendre à comprendre — et à protéger.
Dans le même chapitre
Voir tout le chapitre « Puissance et énergie électrique (loi d’Ohm) » →