Comment un circuit et un capteur transforment‑ils une grandeur en mesure ?

Ce que tu vas savoir faire

• Mesurer correctement une intensité et une tension dans un circuit.
• Exploiter la loi des nœuds avec des sens de courant annoncés.
• Exploiter la loi des mailles dans un circuit comportant au plus deux mailles.
• Lire, représenter et modéliser la caractéristique d’un dipôle.
• Reconnaître un comportement ohmique et utiliser U=RI.
• Mesurer une grandeur avec un capteur résistif, une courbe d’étalonnage et un microcontrôleur.

Avant de commencer

• Identifier une boucle et une dérivation.
• Convertir milliampères et ampères.
• Lire un graphique et reconnaître une proportionnalité.

1. Où brancher les appareils de mesure ?

L’intensité I décrit un débit de charge électrique et s’exprime en ampères. Pour mesurer le courant qui traverse un dipôle, l’ampèremètre est inséré en série dans sa branche. Ouvrir le circuit et choisir d’abord un calibre adapté évite une mesure dangereuse ou saturée.

La tension U_AB compare le potentiel électrique entre A et B et s’exprime en volts. Le voltmètre se branche en dérivation aux bornes du dipôle. Inverser ses bornes change le signe : $U_{\text{AB}}\text{= −}{U}_{\text{BA}}$. Un appareil idéal ne doit pas être traité comme un fil ordinaire.

2. Comment la charge se conserve-t-elle à un nœud ?

Un nœud relie au moins trois branches. En régime continu, la charge ne s’y accumule pas : la somme des intensités entrantes égale la somme des intensités sortantes.

Si I entre et si I₁ et I₂ sortent, $\text{I =}{I}_1\text{+}{I}_2$. Pour $\text{I = 0,35 A}$ et $I_1\text{= 0,20 A}$, on trouve $I_2\text{= 0,15 A}$. Si la valeur calculée était négative, cela indiquerait que le courant réel circule dans le sens opposé à la flèche choisie.

3. Comment écrire une loi des mailles sans perdre les signes ?

Une maille est un trajet fermé. Après avoir choisi un sens de parcours, on additionne algébriquement les tensions rencontrées : la somme vaut zéro. Une tension suivie dans le sens de sa flèche est comptée positivement, dans le sens opposé négativement, selon la convention annoncée.

Pour un générateur de 9,0 V alimentant deux récepteurs de tensions 5,4 V et 3,6 V, 9,0-5,4-3,6=0. Cette égalité traduit l’additivité des différences de potentiel ; elle ne signifie pas que chaque dipôle possède la même tension.

4. Que raconte la caractéristique d’un dipôle ?

La caractéristique rassemble des couples mesurés (I,U). Si U est placé en ordonnée et I en abscisse, chaque point indique la tension mesurée pour une intensité donnée. Il faut nommer les axes, les unités et la convention du dipôle.

Un modèle U=f(I) résume la tendance mais ne remplace pas les mesures. Le point de fonctionnement est le couple (I,U) effectivement imposé lorsque le dipôle est intégré au circuit ; il doit appartenir à sa caractéristique et satisfaire les autres contraintes du montage.

5. Quand peut-on appliquer la loi d’Ohm ?

Dans le domaine où un dipôle est ohmique, sa caractéristique $\text{U = f(I)}$ est une droite passant par l’origine : $\text{U = R × I}$. La résistance R s’exprime en ohms et correspond à la pente $\frac{U}{I}$ lorsque U est en volts et I en ampères.

Avec $\text{U = 5,0 V}$ et $\text{I = 20 mA = 0,020 A}$, $\text{R = 250 Ω}$. Une droite qui ne passe pas par l’origine, une courbe ou un composant hors de son domaine d’utilisation ne justifient pas automatiquement $\text{U = R × I}$ avec une résistance constante.

6. Comment passer d’une résistance à une température ou une lumière ?

Un capteur résistif fait varier sa résistance avec une grandeur d’intérêt : une thermistance avec la température, une photorésistance avec l’éclairement. Cette relation doit être mesurée dans des conditions connues ; elle n’est pas forcément linéaire ni identique pour tous les composants.

Une courbe d’étalonnage associe des valeurs de référence de la grandeur à la réponse électrique. Pour une valeur inconnue située dans la plage étudiée, on lit ou calcule la grandeur correspondante et on annonce la précision. Le microcontrôleur acquiert une tension liée au capteur ; le programme applique ensuite la conversion et peut commander une action.

Erreurs fréquentes

L'essentiel à mémoriser

• Mesures bien branchées.
• Charges conservées.
• Tensions orientées.
• Caractéristique lue.
• Ohm justifié.
• Capteur étalonné.

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Sources et traçabilité

Dernière vérification : 2026-08-09

1. Programme de physique-chimie de seconde générale et technologique, Ministère de l’Éducation nationale — consulté le 2026-08-09.
2. Physique-chimie, enseignement commun, classe de seconde, Ministère de l’Éducation nationale — consulté le 2026-08-09.
3. Programmes et ressources en physique-chimie — voie GT, Éduscol — consulté le 2026-08-09.