Loi des mailles et loi des nœuds : principes et applications

Loi des mailles et loi des nœuds

Loi des mailles : Le principe de conservation de l'énergie est appliqué aux circuits à travers la loi des mailles. Branchez un circuit en série de trois résistances et vérifiez que la somme des tensions (mesurées dans chaque résistance) coïncide avec la tension aux bornes de la source. La somme algébrique de toutes les différences de potentiel le long d'un circuit fermé (maille) dans le circuit est égale à zéro. C'est, Σ ΔV = 0 pour un circuit fermé. Ce théorème est tout simplement une manière particulière de poser le principe de conservation de l'énergie dans les circuits électriques, ce qui peut s'expliquer par le fait que la différence de potentiel est définie en termes de travail et d'énergie.

Loi des nœuds : Le principe de la conservation de la charge électrique est exprimée par la loi des nœuds. Un nœud est un point où le circuit est divisé en branches, mais peut être considéré comme un nœud à n'importe quel point où arrivent au moins un conducteur et d'où part au moins un autre. En tout nœud, la somme algébrique des courants doit être nulle. Ce théorème, également connu sous le nom de KCL, est tout simplement la déclaration du principe de conservation de la charge. (I₁ - I₂ - I₃ = 0).

Courbes caractéristiques des éléments passifs

Les caractéristiques d'un élément sont données par la fonction intensité = f(tension) pour ce même élément. Pour obtenir cette caractéristique, l'élément est soumis à différentes tensions et les intensités qui le traversent sont enregistrées. L'ensemble des valeurs V/I est ensuite utilisé pour construire un graphique. Une diode est un dispositif semi-conducteur qui permet le passage du courant électrique dans une seule direction, semblable à un interrupteur. En termes simples, la caractéristique d'une diode (I-V) se compose de deux régions : en dessous d'une certaine différence de potentiel, elle se comporte comme un circuit ouvert (pas de courant), et au-dessus, comme un circuit fermé avec une résistance électrique très faible.

Une résistance est un composant électronique destiné à présenter une résistance électrique spécifique entre deux points d'un circuit. Dans d'autres cas, tels que les fers à repasser, les appareils de chauffage, etc., la résistance est utilisée pour produire de la chaleur par l'effet Joule. Entre techniciens, on utilise souvent le terme « résistance » pour désigner un résistor.

Loi d'Ohm

Selon la loi d'Ohm, l'intensité du courant électrique qui passe dans un conducteur dans un circuit est directement proportionnelle à la différence de potentiel appliquée à ses extrémités, et inversement proportionnelle à la résistance du conducteur. Mathématiquement, cette loi est exprimée comme suit :

I = V / R si V = IR

où :

• V : la différence de potentiel appliquée à l'extrémité des fils (en volts V)
• R : la résistance du conducteur (en ohms Ω)
• I : la quantité de courant circulant dans le conducteur (en ampères A)

En résolvant la résistance de l'expression mathématique de la loi d'Ohm, nous avons :

R = V / I

Sur la base de la loi d'Ohm, l'unité de résistance électrique est définie comme suit : la résistance d'un conducteur est de 1 ohm si un courant d'un ampère le traverse lorsqu'une différence de potentiel de un volt est appliquée à ses bornes :

R (Ω) = V (volts) / I (en ampères)

soit 1 Ω = V / A

Limites de la loi d'Ohm

Il est à noter que la loi d'Ohm a des limites, telles que :

1. Elle peut être appliquée aux métaux, mais pas au charbon ou aux matériaux utilisés dans les transistors.
2. Lors de l'utilisation de cette loi, il ne faut pas oublier que la résistance change avec la température, car tous les matériaux sont chauffés par le passage du courant.
3. Certains alliages conduisent mieux le courant dans une direction que dans l'autre.