Pour faire un circuit électrique, il est nécessaire de disposer une source d’énergie fournissant de l’énergie électrique. On l’appelle parfois alimentation. A l’école, il s’agit d’une pile mais on peut aussi évoquer une batterie d’automobile, un générateur comme ceux que les élèves rencontrent au lycée ou encore un alternateur comme celui que les élèves rencontrent plus tard en classe prépa cpge. Il est également nécessaire d’avoir à disposition des récepteurs électriques dont la fonction est diverse : émettre de la lumière, émettre un son (un vibreur), produire un mouvement (moteur).
L’alimentation électrique est reliée aux récepteurs. Cela se fait en général par des fils électriques conducteurs. L’ensemble constitué de l’alimentation, des fils et des récepteurs forme une chaine que nous appelons parfois une boucle pour mieux évoquer le fait qu’un circuit électrique doit être fermé pour fonctionner. Un interrupteur éventuel ouvre ou ferme le circuit.
Le courant électrique se caractérise par le déplacement de charges électriques. Celles-ci sont portées par des particules appartenant au monde microscopique de la matière. Ces particules sont appelées porteurs de charges. Les scientifiques sont toutefois parvenus à la conclusion selon laquelle le courant se déplace dans le circuit dans un sens précis qui a été choisi conventionnellement. C’est parce que le courant a un sens que certains éléments, que l’on qualifie de polarisés se comportent différemment selon leurs sens de branchement à la pile. Ainsi, les moteurs, les vibreurs et les diodes électroluminescentes sont polarisés. En revanche, les ampoules ne sont pas polarisées.
L’électricité n’est pas un sujet difficile tant qu’on en reste aux activités opératoires à réaliser des montages répondant à tel ou tel critère. Les élèves parviennent rapidement à assimiler la géométrie en boucle des circuits et sont capables de réinvestir leur compréhension dans des contextes variés, y compris dans des circuits comportant plusieurs composants.
L’électricité et l’électronique était très présente dans le programme de seconde et le programme de terminale S d’autrefois. Depuis les derniers programmes, cette partie non négligeable de la physique est uniquement présente dans le programme de maths sup que ce soit en MPSI, en PCSI et en PTSI. Au programme, notamment : la mesure d’une tension, la mesure d’un courant, la mesure d’une résistance et d’une impédance, les caractéristiques d’un dipôle quelconque, l’élaboration d’un signal électrique, étude de fonctions d’amplification, de filtrage, de sommation et d’intégration ou encore la numérisation. Tout ceci est répartie sur plusieurs chapitres de physique de maths sup et de physique de maths spé. L’électronique étant plus étudié en sciences de l’ingénieur.
Comment progresser et appréhender ces notions d
’électricité ?
Le programme de physique de maths sup est compliqué à comprendre et à maitriser. Il est nécessaire de bien maitriser les notions de cours apprises en cours. Il est ensuite important de faire beaucoup d’exercices car les notions de base se répètent et les exercices classiques sont souvent formateurs et reviennent en devoir surveillé et dans les séances de TD de physique. Pendant les vacances scolaires, il est également possible de faire un stage maths sup pour progresser et gagner en efficacité. Un stage intensif en maths sup peut véritablement aider à franchir un palier en physique en MPSI ou PCSI et ainsi redonner confiance et motivation. Le programme de maths sup en physique tombe beaucoup aux concours. Il est donc important en plus d’écouter en cours, de travailler régulièrement de profiter des vacances scolaires pour faire en stage de vacances un maximum d’exercices et de devoirs.