Mesures de Courant et de Tension

Partie 1 : Calcul de l’Intensité du Courant

Loi d’Ohm

La loi d’Ohm s’écrit sous la forme :

\[ I = \frac{U}{R} \]

où :
- \( I \) est l’intensité du courant en ampères (A),
- \( U \) est la tension en volts (V),
- \( R \) est la résistance en ohms (\( \Omega \)).

Substitution des valeurs

• \( U = 9 \, \text{V} \)
• \( R = 18 \, \Omega \)
\[ I = \frac{9 \, \text{V}}{18 \, \Omega} \] Calcul de l’intensité
\[ I = \frac{9}{18} \, \text{A} \] \[ I = 0,5 \, \text{A} \]

Conclusion : L’intensité du courant traversant l’ampoule est de \(0,5 \, \text{A}\).

Partie 2 : Détermination de la Tension aux Bornes de l’Ampoule

Méthode de calcul avec la loi d’Ohm

La loi d’Ohm peut également être utilisée pour retrouver la tension aux bornes d’un composant à partir de l’intensité qui le traverse et de sa résistance. La formule pour la tension est :

\[ U = I \times R \]

Substitution des valeurs obtenues

1. Utiliser l’intensité calculée
   Nous avons trouvé \( I = 0,5 \, \text{A} \).
2. Identifier la résistance de l’ampoule
   \( R = 18 \, \Omega \)
3. Remplacer dans la formule
   \[ U = 0,5 \, \text{A} \times 18 \, \Omega \]
4. Calculer la tension
   \[ U = 9 \, \text{V} \]

Conclusion : La tension mesurée aux bornes de l’ampoule est de \(9 \, \text{V}\), ce qui confirme que la tension de la pile est intégralement utilisée par l’ampoule.

Partie 3 : Analyse des Résultats

Importance de l’adaptation entre la tension et la résistance

1. Correspondance entre la pile et l’ampoule :
   Dans un circuit simple où la charge (l’ampoule) est la seule composante, la tension de la pile est entièrement appliquée sur l’ampoule. Ici, la valeur de \(9 \, \text{V}\) est parfaitement adaptée à la résistance de \(18 \, \Omega\) car elle permet d’obtenir un courant de \(0,5 \, \text{A}\), un niveau de courant souvent compatible avec le fonctionnement optimal d’une ampoule standard.
2. Sécurité et fonctionnement :
   Une tension trop faible aurait réduit l’intensité du courant et, par conséquent, aurait pu entraîner un éclairage insuffisant de l’ampoule. Une tension excessivement élevée appliquée sur une résistance donnée augmenterait considérablement le courant selon la loi d’Ohm, ce qui pourrait entraîner une surchauffe, un endommagement ou même la destruction de l’ampoule (risque de court-circuit ou de surintensité).

Que se passerait-il si la tension de la pile était beaucoup plus élevée ?

1. Augmentation de l’intensité du courant :
   Par exemple, si l’on utilisait une pile de \(18 \, \text{V}\) au lieu de \(9 \, \text{V}\), en appliquant la loi d’Ohm, le courant serait calculé comme suit : \[ I_{\text{nouveau}} = \frac{18 \, \text{V}}{18 \, \Omega} = 1 \, \text{A} \]
   Ce courant est deux fois supérieur à celui initial (\(0,5 \, \text{A}\)).
2. Conséquences sur l’ampoule et le circuit :
   L’ampoule serait alors soumise à une quantité de courant nettement plus élevée que celle pour laquelle elle a été conçue. Ce surplus de courant peut entraîner une surchauffe des éléments de l’ampoule, une détérioration rapide du filament (dans le cas d’ampoules à incandescence) ou des dommages aux composants électroniques dans le cas d’ampoules à LED ou d’autres technologies sensibles.
   Sur un plan de sécurité, un excès de courant peut provoquer des risques tels qu’un risque d’incendie ou un dysfonctionnement du circuit.

Conclusion de l’analyse :
Il est fondamental que la tension fournie par la pile soit adaptée à la résistance de l’ampoule pour garantir un fonctionnement optimal, éviter tout risque de surchauffe et préserver l'intégrité des composants. En effet, une mauvaise adaptation pourrait non seulement compromettre la durée de vie de l’ampoule, mais aussi mettre en danger le circuit électrique entier.