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Physique-chimie · Seconde

Les capteurs électriques : cours de Seconde

Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Un capteur électrique transforme une grandeur physique (température, par exemple) en une grandeur électrique que l'on peut mesurer.
  • La thermistance est le capteur électrique de température étudié en Seconde 2.
  • La caractéristique d'un dipôle relie l'intensité II du courant qui le traverse à la tension UU à ses bornes 2.
  • Pour un conducteur ohmique : U=R×IU = R \times I ; la caractéristique est une droite passant par l'origine.
  • Mesurer : un voltmètre se place en dérivation pour la tension, un ampèremètre en série pour l'intensité.
  • Un résultat de mesure se compare à une valeur de référence, au moins de façon qualitative 2.

Pourquoi des capteurs électriques ?

Autour de toi, des dizaines d'appareils mesurent quelque chose en permanence : la température d'un four, la luminosité d'un écran, la pression d'un pneu. Presque tous le font de la même manière : ils transforment la grandeur à mesurer en une grandeur électrique, car une tension ou une intensité se mesure facilement, se transmet par un fil et se traite avec un ordinateur.

C'est exactement l'idée d'un capteur électrique. Dans ce cours, tu vas comprendre ce qu'il est, comment on étudie son comportement avec des mesures de tension et d'intensité, et comment on exploite le résultat. Pour cela, tu t'appuies sur ce que tu as vu avant : les signaux et circuits électriques, et les lois des circuits électriques.

Le programme de Seconde place cette étude dans le chapitre « Ondes et signaux » : on y apprend à mesurer une grandeur physique à l'aide d'un capteur électrique 2. Un exemple concret sert de fil conducteur : une sonde qui descend dans l'eau et transmet des mesures de température grâce à un capteur électrique appelé thermistance 2. Ce capteur n'est pas perturbé par la pression de l'eau qu'il subit 2, ce qui est précieux pour une sonde plongée en profondeur.

Rappels : tension, intensité et dipôles

Avant d'étudier un capteur, rappelons les outils de base d'un circuit.

  • L'intensité II du courant se mesure en ampères (A). Elle décrit le débit de charges électriques dans une branche du circuit.
  • La tension UU entre deux points se mesure en volts (V). Elle décrit la différence d'état électrique entre ces deux points.
  • Un dipôle est un composant qui possède deux bornes : une lampe, une pile, un conducteur ohmique, une thermistance sont des dipôles.

Mesurer une tension et une intensité

Étudier un capteur électrique demande de savoir mesurer correctement une tension et une intensité, et de savoir schématiser les appareils de mesure 2. En séance de travaux pratiques, on utilise le plus souvent un multimètre, appareil qui peut jouer plusieurs rôles selon le réglage choisi 1.

Étudier un dipôle : les étapesQuatre étapes pour étudier un dipôle : monter le circuit, brancher les appareils, relever les couples (U ; I), tracer la caractéristique.1MonterGénérateur réglable et dipôle en circuit fermé2BrancherAmpèremètre en série, voltmètre en dérivation3MesurerRelever plusieurs couples (U ; I) en variant U4TracerPlacer les points et tracer la courbe moyenne
  1. MonterGénérateur réglable et dipôle en circuit fermé
  2. BrancherAmpèremètre en série, voltmètre en dérivation
  3. MesurerRelever plusieurs couples (U ; I) en variant U
  4. TracerPlacer les points et tracer la courbe moyenne
Étudier un dipôle : les étapes · Démarche expérimentale pour obtenir une caractéristique.

La caractéristique d'un dipôle

La caractéristique est la « carte d'identité électrique » d'un dipôle. Deux dipôles différents n'ont pas la même courbe. Les documents de cours présentent d'ailleurs côte à côte les caractéristiques de quelques dipôles usuels, comme celle d'un générateur idéal et celle d'un conducteur ohmique 2.

Caractéristique d'un conducteur de 100 ohmsDroite passant par l'origine : la tension en volts augmente proportionnellement à l'intensité en milliampères, avec un point à 30 mA et 3 V.51015202530354045500.511.522.533.544.550U = R·I(30 mA ; 3 V)
Caractéristique d'un conducteur de 100 ohms · U (en V) en fonction de I (en mA) pour R = 100 ohms : U = 0,1 × I.

Résistance, loi d'Ohm et capteurs résistifs

Le programme évoque aussi la résistance et les systèmes à comportement de type ohmique 2. Cette idée est la clé d'un grand nombre de capteurs : si la résistance d'un composant dépend de la grandeur physique à mesurer, il suffit de mesurer UU et II pour calculer RR, puis d'en déduire la grandeur physique.

C'est le principe d'un capteur résistif. La thermistance en est l'exemple le plus connu en Seconde : c'est un capteur électrique de température 2. Sa résistance varie quand la température change ; en mesurant la tension à ses bornes et l'intensité qui la traverse, on obtient R=U/IR = U/I, donc une information sur la température.

Étude de la thermistance et du bathythermographe

Un document d'activité pose la question centrale : quel est le comportement électrique d'une thermistance ? On y apprend à mesurer une tension et une intensité, et à schématiser les appareils de mesure 2. Une autre activité demande comment fonctionne le circuit électrique au sein d'un bathythermographe 2. Il s'agit d'une sonde reliée à une bobine de fil qui se déroule pendant la descente dans l'eau ; ce fil transmet les mesures de température 2.

Dans un bathythermographe, le circuit est simple en principe : un générateur, un capteur de température et un dispositif qui lit la tension ou l'intensité. Les lois des circuits (nœuds, mailles) suffisent pour relier ce que l'on mesure à la résistance du capteur, dans un circuit comportant au plus deux mailles 2.

Capteurs, microcontrôleurs et mesures du quotidien

Au lycée, les capteurs peuvent être associés à un microcontrôleur : petit circuit programmable qui lit la tension fournie par le capteur et la convertit en valeur numérique 1. On utilise aussi des multimètres, des oscilloscopes et des interfaces d'acquisition 1.

L'électricité ne se limite pas aux circuits de TP : elle sert aussi à mesurer. Un exemple cité dans les ressources officielles est la mesure de la résistivité des sols 1.

Erreurs fréquentes et méthode de rédaction

Exercices corrigés

Exercice 1 Intensité dans un conducteur ohmique

★☆☆Environ 8 min

Un conducteur ohmique de résistance R=470 ΩR = 470\ \Omega est soumis à une tension U=4,7U = 4{,}7 V. Calcule l'intensité du courant qui le traverse, en milliampères.

Indice 1

Utilise la loi d'Ohm : U=R×IU = R \times I.

Indice 2

Pense à convertir des ampères en milliampères.

Voir la correction pas à pas
  1. On isole II dans la relation U=R×IU = R \times I : I=URI = \dfrac{U}{R}.

  2. On remplace par les valeurs : I=4,7470I = \dfrac{4{,}7}{470}.

  3. On calcule : I=0,010I = 0{,}010 A.

  4. On convertit : 0,010 A=10 mA0{,}010\ \text{A} = 10\ \text{mA}.

L'intensité vaut 10 mA. L'ordre de grandeur est cohérent avec un circuit de TP.

Exercice 2 Étalonner un capteur de température

★★☆Environ 12 min

Un capteur de température fournit une tension de sortie liée à la température θ\theta (en °C) par la relation U=0,50+0,020×θU = 0{,}50 + 0{,}020\times\theta, avec UU en volts. Un voltmètre indique U=1,10U = 1{,}10 V. Quelle est la température mesurée ?

Indice 1

Isole θ\theta dans la relation donnée.

Indice 2

Soustrais d'abord 0,500{,}50 des deux côtés.

Voir la correction pas à pas
  1. On part de U=0,50+0,020×θU = 0{,}50 + 0{,}020\times\theta.

  2. On soustrait 0,500{,}50 : U−0,50=0,020×θU - 0{,}50 = 0{,}020\times\theta.

  3. On divise par 0,0200{,}020 : θ=U−0,500,020\theta = \dfrac{U - 0{,}50}{0{,}020}.

  4. On remplace : θ=1,10−0,500,020=0,600,020\theta = \dfrac{1{,}10 - 0{,}50}{0{,}020} = \dfrac{0{,}60}{0{,}020}.

  5. On calcule : θ=30\theta = 30 °C.

La température mesurée est de 30 °C. C'est la relation d'étalonnage qui permet de passer de la tension à la grandeur physique.

Exercice 3 Variation de résistance d'une thermistance

★★★Environ 15 min

Une thermistance est alimentée sous une tension constante U=6,0U = 6{,}0 V. Dans un premier bain, l'ampèremètre indique 2,02{,}0 mA. Dans un second bain plus chaud, il indique 3,03{,}0 mA. Calcule la variation de résistance, c'est-à-dire la diminution de RR entre les deux bains, en ohms.

Indice 1

Calcule RR dans chaque bain avec R=U/IR = U/I.

Indice 2

Convertis les milliampères en ampères avant de calculer.

Voir la correction pas à pas
  1. On convertit : 2,0 mA=2,0×10−32{,}0\ \text{mA} = 2{,}0\times10^{-3} A et 3,0 mA=3,0×10−33{,}0\ \text{mA} = 3{,}0\times10^{-3} A.

  2. Premier bain : R1=6,02,0×10−3=3000 ΩR_1 = \dfrac{6{,}0}{2{,}0\times10^{-3}} = 3000\ \Omega.

  3. Second bain : R2=6,03,0×10−3=2000 ΩR_2 = \dfrac{6{,}0}{3{,}0\times10^{-3}} = 2000\ \Omega.

  4. On calcule la différence : R1−R2=3000−2000=1000 ΩR_1 - R_2 = 3000 - 2000 = 1000\ \Omega.

La résistance a diminué de 1000 Ω entre les deux bains. Cette variation marquée est ce qui permet au capteur de renseigner sur la température.

Quiz

7 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Quel est le rôle d'un capteur électrique ?

  2. Comment appelle-t-on le capteur électrique de température étudié en Seconde ?

  3. Comment se branche un ampèremètre pour mesurer l'intensité dans une branche ?

  4. La caractéristique d'un dipôle est la relation entre :

  5. Un conducteur ohmique a une résistance de 240 Ω240\ \Omega et est soumis à une tension de 1212 V. Quelle est l'intensité qui le traverse, en milliampères ?

  6. La caractéristique d'un conducteur ohmique est une droite passant par l'origine.

  7. Sous une tension constante, la résistance d'un dipôle diminue. Que fait l'intensité qui le traverse ?

Les questions qu'on se pose

Quelle différence entre un capteur et un appareil de mesure ?

Le capteur transforme la grandeur physique en grandeur électrique (une résistance ou une tension qui change). L'appareil de mesure (multimètre, microcontrôleur) lit cette grandeur électrique. Dans un thermomètre électronique, les deux sont réunis dans le même boîtier.

Pourquoi la thermistance est-elle un capteur de température ?

Parce que ses propriétés électriques changent avec la température : mesurer sa tension et son intensité permet de calculer sa résistance, puis d'en déduire la température grâce à l'étalonnage. Elle est présentée comme capteur électrique de température dans les ressources de Seconde 2.

Comment savoir si je dois mettre le voltmètre en série ou en dérivation ?

Retiens : voltmètre en dérivation (il compare deux points), ampèremètre en série (le courant doit le traverser). Un moyen simple : pour la tension, tu n'ouvres jamais le circuit ; pour l'intensité, tu l'ouvres pour insérer l'appareil.

À quoi sert de tracer une caractéristique ?

Elle montre le comportement électrique du dipôle sur toute une plage de valeurs, pas seulement en un point. Si c'est une droite passant par l'origine, tu reconnais un conducteur ohmique et tu lis sa résistance avec la pente.

Que faut-il vérifier avant de rendre un résultat de mesure ?

L'unité, la cohérence de l'ordre de grandeur, et si possible la comparaison avec une valeur de référence, au moins qualitativement 2. Un écart important signale souvent une erreur de branchement ou de conversion.

Sources

  1. Ressources Éduscol - Signaux et capteurs électriques, eduscol.education.fr. Consulté le 9 novembre 2026.
  2. Ressource électricité - Seconde, ac-strasbourg.fr. Consulté le 9 novembre 2026.

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