LES électrodynamique est la branche de la physique qui étudie les charges électriques en mouvement. Les principaux concepts étudiés dans ce domaine sont le courant électrique (i), la résistance électrique (R) et la puissance électrique (P).
LES courant électrique est le mouvement ordonné des charges et est déterminé par la quantité de charges (ΔQ) qui passe dans un temps donné (Δt). Son unité de mesure est l'ampère (A).
LES résistance électrique se trouve à travers la 1ère et la 2ème loi d'Ohm, qui relient la résistance à la tension (U) et au courant (i), ainsi que la résistance au type de matériau dont le conducteur est fait. Son unité de mesure est l'ohm (Ω).
LES pouvoir électrique c'est l'efficacité du dispositif à transformer l'énergie, en l'occurrence l'énergie électrique. Son unité de mesure est le watt (w).
A lire aussi: Lois d'Ohm — Lois fondamentales pour l'étude de l'électricité
Sommaire
- L'électrodynamique étudie la charge en mouvement.
- Les trois concepts principaux de l'électrodynamique sont: le courant électrique, la résistance électrique et la puissance électrique.
- Le courant électrique (i) est la quantité de charge qui traverse un conducteur en un temps donné.
- La résistance électrique est la difficulté de faire passer le courant dans un conducteur.
- La résistance électrique obéit à la 1ère et 2ème loi d'Ohm, formulée par Georg Simon Ohm.
- La 1ère loi d'ohm relie la tension (U) au courant électrique (i).
- Si la résistance d'un conducteur est constante, nous appelons cette résistance un ohmique.
- La 2e loi de l'ohm relie la résistance électrique au type et à la forme du matériau dont est fait le conducteur.
- L'énergie électrique est l'efficacité de la transformation de l'énergie et peut être trouvée à travers la tension et le courant d'un appareil.
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Qu'est-ce que l'électrodynamique ?
C'est un sous-domaine de la physique qui se situe dans etélectricité. LES préoccupation dans ce domaine est d'étudier le mouvement des charges électriques. Par conséquent, l'étude de l'électrodynamique consiste à comprendre et à appliquer le courant électrique, la résistance électrique et la puissance électrique.
Principaux concepts de l'électrodynamique
L'électrodynamique s'intéresse à la compréhension des effets des charges en mouvement. Ainsi, ses principaux concepts sont: le courant électrique, la résistance électrique et la puissance électrique
Courant électrique
LES courant électrique est le mouvement ordonné des charges électriques dans un conducteur en raison d'une différence de potentiel (ddp). L'intensité du courant (i) est calculée par la quantité de charges (ΔQ) qui passent sur le conducteur en un temps donné (Δt) :
i: courant électrique (C/s ou A)
Q: charge électrique (C)
t: heure(s)
→ Cours vidéo: Electrodynamics in Enem — courant électrique
résistance électrique
LES rla résistance etélectriqueest la difficulté à faire passer le courant électrique. Il obéit à la 1ère et 2ème loi d'Ohm (lois formulées par Georg Simon Ohm sur le fonctionnement de la résistance électrique).
→ 1ère loi d'Ohm
LES1ère loi d'ohm détermine que le courant électrique (i) est proportionnel à la tension (U) à laquelle est soumis le conducteur. Et si cette relation est constante, c'est-à-dire si la résistance électrique (R) est constante, on appelle ces résistances ohmiques.
i: courant électrique (A)
R: résistance électrique (Ω)
U: tension (V)
→ 2ème loi d'ohm
LESLa deuxième loi d'Ohmdétermine que la résistance électrique est une caractéristique du corps et dépend de la forme (longueur et surface) et du matériau dont le corps est fait, la résistivité (ρ). La 2ème loi d'Ohm relie ces deux caractéristiques.
L: longueur du conducteur (L)
R: résistance électrique (Ω)
A: surface du conducteur (m2)
: résistivité (Ω. M2)
→ Vidéoclasse: Electrodynamics in Enem — résistance électrique et lois d'Ohm
Pouvoir électrique
La puissance est l'efficacité de l'équipement à transformer l'énergie, c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'appareil est capable de transformer une énergie (ΔE) en une autre. Il se mesure en watts (W).
Dans le cas de l'énergie électrique, nous avons l'efficacité de transformer l'énergie électrique en d'autres énergies, telles que thermique, lumineux et sonore.
P: puissance électrique (A.V ou W)
i: courant électrique (A)
U: tension (V)
Pour trouver de l'électricité dans résistances, on peut modifier cette première équation de puissance électrique avec l'équation de résistance électrique. En isolant la tension (U), dans l'équation de la résistance électrique, on a :
En remplaçant le U dans l'équation de la puissance électrique, on a :
Et on peut encore trouver une autre équation isolant le courant (i) dans l'équation de la résistance électrique et le substituant dans l'équation de la puissance électrique :
A lire aussi: Circuits électriques — connexions qui permettent la circulation du courant électrique
Électrodynamique à Enem
L'électrodynamique se retrouve facilement dans la vie de tous les jours dans tous les appareils électriques que nous utilisons. Alors ceci est l'une des matières les plus demandées, en physique, à l'Enem.
Dans cette optique, les problèmes de circuits, comme la douche électrique et les ampoules, qui impliquent entre autres des transformations d'énergie, relèvent de l'analyse électrodynamique. Regardons un exemple ci-dessous.
(Enem 2016) Une lampe LED (diode électroluminescente), qui fonctionne avec 12V et un courant continu de 0,45 A, produit la même quantité de lumière qu'une lampe à incandescence d'une puissance de 60 W.
Quelle est la valeur de la réduction de la consommation électrique lors du remplacement de la lampe à incandescence par celle à LED ?
Résolution
En utilisant l'équation de puissance et en plaçant les informations dans l'énoncé, nous avons :
Comme l'exercice demande une réduction de puissance, nous avons que la puissance de la lampe à incandescence était de 60 W, et celle de la LED, de 5,4 W. En soustrayant l'un par l'autre, nous avons une réduction de 54,6 W.
Exercices résolus sur l'électrodynamique
1. (Enem 2017) La capacité d'une batterie avec accumulateurs, telle que celle utilisée dans le système électrique d'une automobile, est spécifiée en ampères-heures (Ah). Une batterie de 12V, 100Ah fournit 12J pour chaque coulomb de charge qui la traverse.
Si un générateur, à résistance interne négligeable, qui fournit une puissance électrique moyenne égale à 600 W, connecté aux bornes de batterie décrites, combien de temps faudrait-il pour la recharger complètement?
a) 0,5 h
b) 2 heures
c) 12 heures
d) 50 heures
e) 100 heures
Résolution
Variante B.
Pour connaître l'heure, nous devons déterminer la quantité d'énergie totale lorsque la charge est complète, c'est-à-dire lorsque la quantité de charge Q est égale à 100A.h. Comme la charge est normalement vue en coulomb, transformons l'unité de mesure. Comme dans une heure, on a 3600 secondes, on peut multiplier les 100 A.h par 3600 secondes, ce qui nous laisse avec 360000 C.
Si 1 C fournit 12 J d'énergie, pour Règle de Trois, 360000 C fournissent 432000 J :
En utilisant l'équation de puissance et le temps d'isolement (t) :
En transformant les secondes en heures, nous avons 7200 secondes = 2 heures.
2. (Enem 2016) Un électricien doit installer une douche de 220V - 4400W à 6800W. Pour l'installation des douches, il est recommandé un réseau approprié, avec des fils de diamètre adéquat et un disjoncteur dimensionné pour la puissance et le courant électrique, pourvu d'une marge de tolérance étroite de 10%. Les disjoncteurs sont des dispositifs de sécurité utilisés pour protéger les installations électriques contre les courts-circuits et surcharges électriques et doit être désarmé chaque fois qu'il y a un passage de courant électrique supérieur à celui autorisé dans le dispositif.
Pour réaliser une installation sécuritaire de cette douche, la valeur du courant maximum du disjoncteur doit être :
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Résolution
Alternative D.
Pour trouver le courant maximal pouvant traverser le disjoncteur, nous devons utiliser la valeur de puissance maximale (6800W) dans l'équation de la puissance électrique :
Mais la déclaration indique que le disjoncteur prédit 10 % de courant en plus, donc pour calculer cette différence :
En additionnant les deux, nous avons une valeur approximative de 33 A.
par Gabriela de Oliveira
Professeur de physique
