Les Dipôles

Définition d'un dipôle:C'est un composant électrique qui possède deux bornes.

Exemples de dipôles:Les lampes, les interrupteurs, les générateurs, les piles, les diodes, les DEL, les résistance et les moteurs sont des dipôles.

Complément sur les dipôles
Quel est le composant électrique le plus simple ?Le dipôle est le composant électrique le plus simple car il possède le nombre minimal de bornes: une borne d'entrée pour le courant électrique ainsi qu'une borne de sortie.

Existe-t-il des composants électriques qui ne sont pas des dipôles ? 
Un composant électrique ne peut pas possèder moins de deux bornes par contre il existe des composants électriques plus complexes que les dipôles possédant trois, quatre bornes ou plus, on parle alors de tripôles, de quadripôles etc.
Les transistors, les transformateurs, ou les amplificateurs opérationnels ne sont par exemple pas des dipôles.
Cependant tous les composants électriques étudiés au collège sont des dipôles.

Comment représenter un dipôle ? 
Chaque dipôle possède une représentation simplifiée appelée symbole normalisé.

Existe-t-il plusieurs catégories de dipôles ?
On distingue en général deux sortes de dipôles:
- Les générateurs qui peuvent produire du courant électrique.
- Les récepteurs qui reçoivent le courant électrique.

Les fils de connexion sont-ils des dipôles ?
Les fils de connexion ont bien deux bornes ce qui devrait les classer parmi les dipôles cependant leur rôle n'étant que de véhiculer le courant électrique sans avoir d'action particulière sur ce dernier on considère souvent que ce ne sont pas des dipôles à part entière.
Ils ne sont en général pas cités lorsque l'on demande la liste des dipôles d'un circuit mais il ne faut pas les oublier lorsque c'est la liste de du matériel qui est demandée. 

Les diodes

Qu'est-ce qu'une diode ?
C'est un dipole qui ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens.

Symbole normalisé d'une diode   
Sens passant et sens bloquant
Lorsqu'une diode laisse passer le courant électrique on dit qu'elle est branchée dans le sens passant tandis que si elle l'empêche de passer on dit qu'elle est dans le sens bloquant ou non passant. 
  
Reconnaître le sens bloquant et le sens passant sur un schéma
Pour savoir si une diode est dans le sens passant ou bloquant il suffit de comparer le sens dans lequel pointe le triangle qui fait partie de son symbole à celui du courant que peut produire le générateur: 
- Si les deux sont dans le même sens la diode est dans le sens passant. 
- Si les deux sont dans des sens différents la diode est dans le sens bloquant 
Exemples: 

Diode branchée dans le sens passant	Diode branchée dans le sens bloquant

  
Protection des diodes
Les diodes sont des dipoles fragiles qui ne doivent pas recevoir un courant trop fort. Elles ne doivent donc pas être utilisées seules. Pour les protéger on les associe souvent à une resistancebranchée en série.

Les circuits en dérivation

Qu'est-ce qu'un circuit en dérivation ?On dit qu'un circuit est en dérivation si tous les dipôles ( ou séries de dipôles) sont branchés en dérivation.
Un circuit en dérivation peut être distingué d'un circuit en série car il comporte toujours au moins deux boucles.

Exemples de circuits en dérivation:

Le nombre de récepteurs dans un circuit en dérivation
Si l'on ajoute une lampe en dérivation l'éclat des autres lampes n'est pas modifié.
Plus généralement si l'on modifie le nombre de récepteurs branchés en dérivation l'intensité du courant reçu par les autres récepteurs ne change pas et leur fonctionnement reste donc le même.
Par contre si l'on augmente le nombre de dipôles branchés en dérivation l'intensité du courant fourni par le générateur augmente.

Circuit en dérivation ouvert
Lorsqu'une boucle de courant est ouverte, le courant électrique ne circule plus dans celle-ci mais continue à circuler dans les boucles qui restent fermées.
En utilisant le vocabulaire vu en classe de 4eme on peut également dire que:
- Lorsque la branche principale est ouvert le courant électrique cesse de circuler dans tout le circuit et plus aucun récepteur ne fonctionne.
- Lorsque qu'une branche dérivée est ouverte le courant ne circule plus dans celle-ci et ses récepteurs ne fonctionnent plus mais il continue à circuler dans les autres branches.

Court-circuit dans un circuit en dérivation 
Si un dipole en dérivation est court-circuité alors tous les autres dipoles le sont aussi.
Les récepteurs ne reçoivent plus de courant et ne fonctionnent plus.
Le générateur produit un courant qui ne circule que dans des fils de connexion et chauffe assez pour provoquer un incendie ou faire griller le générateur.

L'intensité dans un circuit en dérivation 
L'intensité obéit à la loi d'additivité des intensités.

La tension dans un circuit en dérivation
La tension obéit à la  loi d'unicité des tensions.

Les noeuds
Un circuit en dérivation comporte des points particuliers appelés " noeuds ".
Un noeud correspond à la borne d'un dipole reliée au moins à deux autres dipoles.

Les branches 
Ces sont éléments propres aux circuits en dérivation.
Une branche correspond à une partie du circuit comprise en deux noeuds.

DEL

Qu'est-ce qu'une DEL ?
Les DEL, ou diodes électroluminescentes, sont des diodes qui émettent de la lumière lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique.

Symbole normalisé d'une DEL Le symbole d'une DEL ne diffère de celui d'une diode simple que par les deux flèches qui symbolisent la lumière qu'elle produit. 
  
Sens passant et sens bloquant 
Tout comme les diodes simples, les DEL possèdent un sens passant où elles laissent passer le courant électrique et un sens bloquant qui empêche sa circulation. 
Sur un schéma le sens passant et le sens bloquant peuvent se distinguer de la même façon que pour une diode simple. 
  
Protection des DEL
Les DEL sont aussi fragiles que les diodes simples et sont souvent protégées par une resistance. 
  
Utilisation des DEL
Les DEL sont présentes dans de très nombreux appareils électriques et électroniques pour indiquer leur état de veille. On peut aussi les utiliser comme source de lumière ( il existe des lampes à DEL)

Tension et courant continus

Définition d'une tension continueUne tension continue est une tension qui garde le même signe et la même valeur au cours du temps.

Définition d'un courant continuUn  courant continu est un courant qui circule toujours dans le même sens avec une intensité qui reste constante au cours du temps.

Les  générateurs de tensions et de courants continus
Les  générateurs chimiques tels que les piles et les batteries produisent un courant continu.
C'est également le cas des cellules photovoltaïques qui constituent les panneaux solaires

Tensions et courants alternatifs

Définition d'une tension alternativeUne tension alternative est une tension variable qui prend alternativement des valeurs positives puis négatives.

Définition d'un courant alternatifUn courant alternatif est un courant d'intensité variable qui circule alternativement dans un sens puis dans l'autre.

Les générateurs de tension et de courant alternatifs
Les tensions et courants alternatifs sont en général produits grâce à des alternateurs.
Les prises de secteur fournissent ce type de tension et de courant. 

Les conducteurs électriques

Définition d'un conducteur:Un conducteur électrique est un matériau qui laisse circuler le courant électrique.

Exemples de conducteurs électriques:Le cuivre, le fer, le graphite, l'eau salée.

Les conducteurs électriques solides
Tous les métaux (fer, cuivre, aluminium, zinc, plomb etc) sont des conducteurs électriques. En dehors de cette famille de matériaux il n'existe que très peu de conducteurs. On peut citer par exemple le graphite constitué de carbone.
Dans un conducteur solide le courant électrique correspond à un mouvement d'électrons libres qui, sous l'effet du générateur, se dirigent vers la borne positive.

Les conducteurs électriques liquides.
Pour qu'un liquide soit conducteur il doit contenir des ions. Une solution aqueuse est donc conductrice si un solide ionique y a été dissout.
L'eau salée est par exemple conductrice car elle contient des ions chlorure et de ions sodium.
L'eau du robinet ainsi que les eaux de source et les eaux minérales sont aussi conductrices car elles contiennent des proportions plus ou moins élevées de minéraux qui sont sous forme ionique (ions magnésium, ion, sodium, ion calcium, ion potassium etc)
Dans une solution aqueuse un courant électrique se traduit par le déplacement des cations vers la borne négative tandis que les anions se dirigent vers la borne positive.

Conductivité des matériaux.
Tous les matériaux conducteurs ne conduisent pas de la même manière. La conductivité dépend de la nature des matériaux ( l'or est l'un des meilleurs conducteurs ) mais aussi de leur taille. Plus la section d'un matériau est grande, mieux il conduit le courant électrique.

Conductivité et resistance
Plus la resistance d'un matériau est élevée et moins il conduit le courant électrique.

Reconnaître les matériaux conducteur.
Pour savoir si un matériau est conducteur il suffit de lui faire subir un  test de conductivité.

Les supraconducteurs
Ce sont de matériaux qui conduisent le courant sans aucune resistance. Il est souvent nécessaire de les refroidir à des températures très basses pour que cette caractéristique se manifeste.

Les bornes

Définition d'une borne:Une borne est une zone qui permet au courant de rentrer ou de sortir d'un composant électrique.

Exemples de bornes:- Les deux bornes de la lampe sont le plot et le culot.
- Un générateur, comme une pile, possède une borne positive (+) et une borne négative (-).

Complément sur les bornes- Combien de bornes un composant électrique possède-t-il ?
En général les composants électriques possèdent deux bornes, on dit alors que ce sont desdipoles.

-Est-ce que toutes les bornes de dipole possèdent un nom ?
En général les bornes de dipoles ne portent pas de nom, c'est le cas pour les moteurs, lesinterrupteurs, les diodes, les resistances etc.
Seules les bornes de quelques dipoles comme les lampes et les générateurs sont désignées par un nom particulier.

- Le courant électrique peut-il entrer ou sortir par n'importe quelle borne d'un dipole ?
Certains dipoles possèdent des bornes identiques qui peuvent laisser le courant électrique circuler dans n'importe quel sens sans que le fonctionnement du dipole ne soit modifié.
C'est le cas des lampes, des interrupteurs, des fils de connexion et des resistances.
Cependant certains dipoles dits " polarisé " possèdent des bornes différentes et ne fonctionnent pas de la même manière selon le sens du courant électrique comme les générateurs, les diodes, et les moteurs.

Les bornes dans les cours de collège
La notion de borne est abordée en classe de 5^eme puis utilisée tout au long des cours d'électricité du collège.