Tension, intensité et loi d'Ohm : cours de CAP

Quand tu branches une lampe, un chargeur ou un moteur, trois grandeurs décrivent ce qui se passe dans le circuit : la tension, l'intensité et la résistance. Un électricien, un installateur ou un dépanneur les utilise tous les jours. Il mesure, il calcule, puis il décide : le câble convient-il, la résistance est-elle la bonne, l'installation est-elle sûre ?

Ce cours suit une progression simple. Tu sais déjà qu'un circuit électrique relie un générateur à des dipôles (lampe, résistance, moteur) par des fils. Ici, tu vas apprendre à mesurer deux grandeurs, à comprendre ce que dit la loi d'Ohm qui les relie, puis à t'en servir pour calculer une valeur inconnue. Les programmes de CAP demandent de réaliser un montage à partir d'un schéma, de connaître les unités et de savoir mesurer une tension et une intensité ¹².

Pour comprendre, pense à un tuyau d'eau. La tension joue le rôle de la différence de pression entre deux points du tuyau : sans différence, l'eau ne circule pas. Une analogie du même genre existe d'ailleurs en mécanique des fluides, où la différence de pression correspond à la différence de potentiel électrique ⁵. Sans tension, il n'y a donc aucune raison que le courant s'établisse.

Une tension se mesure toujours entre deux points. On parle de « la tension aux bornes » d'un dipôle : les deux bornes sont les deux points entre lesquels on regarde. Dire « la tension du fil » sans préciser entre quels points on mesure n'a pas de sens.

Dans l'analogie du tuyau, l'intensité correspond au débit : la quantité d'eau qui passe à chaque seconde. Là encore, la mécanique des fluides propose cette correspondance entre débit et intensité ⁵.

Une intensité se mesure en un point du circuit, là où le courant passe. On dit que le courant « traverse » un dipôle ou une branche. Dans un circuit simple formé d'une seule boucle, le courant a la même valeur partout : l'intensité ne s'use pas en passant dans une lampe.

Savoir mesurer une tension et une intensité, et savoir dessiner les appareils sur un schéma, fait partie des capacités attendues ². Deux appareils sont à connaître : le voltmètre pour la tension et l'ampèremètre pour l'intensité. Tous deux existent dans un multimètre, qu'on règle sur la fonction voulue.

Le mot « ohmique » désigne ce qui se rapporte à la loi d'Ohm, plus largement à une résistance électrique ⁴. Un dipôle qui suit cette loi a un comportement dit ohmique ². Un conducteur ohmique est ce qu'on appelle couramment une résistance, ou un résistor.

Cette loi est montrée en classe par une expérience : on fixe une valeur de résistance, on fait varier la tension et on mesure l'intensité à chaque fois ¹. Les points obtenus s'alignent sur une droite qui passe par l'origine : c'est la signature de la proportionnalité.

Pour un conducteur ohmique, la caractéristique est une droite passant par l'origine. Plus la résistance est grande, plus la droite de $U$ en fonction de $I$ est inclinée vers le haut, car $U = R \times I$ : la pente de cette droite est $R$.

Pour d'autres dipôles, la courbe n'est pas une droite. On ne peut alors pas parler d'une résistance constante, et la loi d'Ohm ne s'applique pas telle quelle. Quand on te donne un tableau de mesures, calcule donc le quotient $U / I$ pour plusieurs lignes : s'il reste constant, le dipôle est ohmique ; s'il varie, il ne l'est pas.

Une maille est une boucle fermée du circuit. Le programme prévoit la loi d'additivité des tensions pour un circuit à une seule maille ¹. Concrètement, si tu additionnes les tensions mesurées aux bornes de tous les dipôles de la boucle, tu retrouves la tension délivrée par le générateur.

Le programme demande de relier les lois de l'électricité aux règles de sécurité ¹. La loi d'Ohm explique pourquoi : pour une résistance donnée, $I = U / R$. Plus la tension est grande, plus l'intensité l'est aussi. Si la tension est divisée par 10, l'intensité est divisée par 10 aussi, puisque R ne change pas.

Dans les accidents d'origine électrique, c'est l'intensité qui traverse le corps qui est dangereuse, et les conséquences peuvent être très graves : arrêt cardiaque, brûlures sévères ³. Or l'intensité dépend de la tension appliquée. Sous une tension plus forte, comme les 230 V du secteur, un même corps est traversé par un courant plus intense que sous une tension plus faible ³.