Tu branches une pile, une lampe et un interrupteur, et tout s’allume. Derrière ce geste tout simple, il y a des règles précises qui décrivent la répartition entre les dipôles. Ce sont les lois du courant continu, et elles tiennent en quelques formules ⚡
Dans cette fiche : les quatre lois du cycle 4, la loi des nœuds, la loi des mailles, les trois écritures de la loi d’Ohm, le régime alternatif et les seuils de sécurité. Le tout se termine par trois exercices corrigés. C’est parti !
Quelles sont les 4 lois de l’électricité au collège ? ⚡
Les quatre lois de l’électricité enseignées au collège sont la loi d’unicité des tensions, la loi d’additivité des tensions (loi des mailles), la loi d’additivité des intensités (loi des nœuds) et la loi d’Ohm. Elles décrivent comment ces deux grandeurs se répartissent selon que les dipôles sont en série ou en dérivation.
📖 Que dit le programme officiel de 4e ?
Le programme de physique-chimie du cycle 4 en vigueur est celui du Bulletin officiel du 30 juillet 2020, rappelle une ressource du Ministère de l’Éducation nationale publiée sur Éduscol. Sous l’intitulé « Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité », le document de progression Éduscol du cycle 4 liste exactement les attendus suivants :
- « Dipôles en série, dipôles en dérivation »,
- « L’intensité du courant électrique est la même en tout point d’un circuit qui ne compte que des dipôles en série »,
- « Loi d’unicité des tensions »,
- « Loi d’additivité des tensions (circuit à une seule maille) »,
- « Loi d’additivité des intensités (circuit à deux mailles) »,
- « Relation tension-courant : loi d’Ohm ».
Retiens ce point de vocabulaire : ton manuel écrit souvent « loi des mailles » et « loi des nœuds » là où le programme dit « loi d’additivité des tensions » et « loi d’additivité des intensités ». Ce sont les mêmes lois.
| Nom usuel | Nom officiel (programme) | Formule | Où elle s’applique |
|---|---|---|---|
| Loi d’unicité des tensions | Loi d’unicité des tensions | U = U₁ = U₂ | Dipôles en dérivation (parallèle) |
| Loi des mailles | Loi d’additivité des tensions | U = U₁ + U₂ | Circuit à une seule maille (série) |
| Loi des nœuds | Loi d’additivité des intensités | I = I₁ + I₂ | Circuit à deux mailles (dérivation) |
| Loi d’Ohm | Relation tension-courant | U = R × I | Aux bornes d’une résistance |
🔍 Quelle est la différence entre un circuit en série et un circuit en dérivation ?
Un montage en série comporte une seule boucle : les dipôles se suivent les uns après les autres, et un seul chemin est possible. En dérivation, aussi dit en parallèle, il y a plusieurs branches : ça se sépare à un nœud, puis se rejoint plus loin.
Cette distinction commande tout le reste. En série, l’intensité est identique partout et la tension se partage entre les dipôles. En parallèle, c’est l’inverse. Ta première question, dans tout exercice, est donc : série ou dérivation ?
En série, l’intensité est la même dans tous les dipôles, les tensions s’additionnent.
En dérivation, la tension est la même aux bornes des branches, les intensités s’additionnent.
Moyen mnémotechnique : Série = même Intensité, Dérivation = même Tension. Note-le en haut de ta feuille de brouillon avant chaque exercice sur les lois du courant continu.
Loi des nœuds et loi des mailles : les additivités expliquées 🔌
La loi des nœuds énonce que l’intensité du courant qui arrive à un nœud est égale à la somme des intensités qui en repartent. La loi des mailles énonce que la tension délivrée par le générateur est égale à la somme de celles mesurées aux bornes des dipôles placés en série sur la maille. Ces deux règles suffisent à résoudre la grande majorité des exercices de 4e.
🧐 Comment appliquer la loi des nœuds ?
Un nœud est un point où au moins trois fils se rejoignent : ça s’y divise entre les branches dérivées. Cette loi, dite aussi d’additivité des intensités, s’écrit pour deux mailles :
I = I₁ + I₂
Ici I vaut pour la branche principale, celle du générateur, et I₁, I₂ pour les branches dérivées. Toutes s’expriment en ampères (A) et se mesurent à l’ampèremètre, branché en série.
Si l’ampèremètre affiche 0,45 A dans la branche principale et 0,20 A dans la première dérivée, la seconde reçoit 0,25 A. Rien ne se « consomme » en chemin : ça se répartit entre les branches, puis se retrouve intégralement au nœud suivant.
Un nœud est un point de connexion où au moins trois fils se rejoignent : c’est là que les intensités s’additionnent.
Une maille est une boucle fermée du circuit, que tu peux parcourir du doigt en revenant à ton point de départ : c’est là que les tensions s’additionnent.
Un circuit en série ne compte qu’une seule maille et aucun nœud. Un circuit en dérivation à deux branches compte deux nœuds et deux mailles.
💡 Comment appliquer la loi des mailles ?
La loi des mailles, ou loi d’additivité des tensions, concerne un circuit à une seule maille, donc un montage en série. La tension aux bornes du générateur est égale à la somme de celles des dipôles récepteurs :
U = U₁ + U₂ + U₃
Elles se mesurent en volts (V) au voltmètre, branché aux bornes du dipôle étudié. Si ta pile délivre 4,5 V et que l’appareil indique 2,8 V pour la première lampe, la seconde reçoit 1,7 V : le total se partage entre les dipôles de la maille.
Sa jumelle, la loi d’unicité des tensions, vaut pour des dipôles en parallèle : elle est la même sur chaque branche, quelle que soit sa résistance. D’où le fait que toutes les prises de ta maison délivrent la même valeur.
La tension du réseau domestique français
volts : la tension qui alimente la majorité des installations domestiques françaises (Source : INRS, brochure ED 6345, 2019)
Quelles sont les 3 formules de la loi d’Ohm ? 📐
La loi d’Ohm s’écrit U = R × I, et cette formule unique se réécrit de deux autres façons selon l’inconnue : R = U / I et I = U / R. Ces trois écritures sont strictement équivalentes, il n’y en a qu’une seule à mémoriser.
L’Institut national de recherche et de sécurité (INRS) rappelle qu’elle relie trois grandeurs et leurs unités : le volt (V), l’ohm (Ω) et l’ampère (A). Dans sa brochure ED 6345, il en donne la formulation suivante.
La tension aux bornes d’un circuit est égale à l’intensité qui passe dans ce dernier multipliée par la résistance de l’ensemble du circuit. Ainsi, plus la résistance est faible, plus l’intensité du courant qui peut circuler est importante. La loi qui lie les trois grandeurs U, R et I est la loi d’Ohm.
Sandrine Hardy et Jean-Louis Poyard, INRS, brochure ED 6345 « L’électricité » (2019)
📊 Que mesurent l’ampèremètre et le voltmètre ?
L’ampèremètre se branche en série, sur le trajet lui-même. Le voltmètre se branche en dérivation, aux bornes du dipôle étudié. Confondre les deux montages est l’erreur la plus fréquente en travaux pratiques.
| Grandeur | Symbole | Unité | Appareil de mesure | Branchement |
|---|---|---|---|---|
| Tension | U | volt (V) | Voltmètre | En dérivation, aux bornes du dipôle |
| Intensité du courant | I | ampère (A) | Ampèremètre | En série, dans la branche |
| Résistance | R | ohm (Ω) | Ohmmètre | Aux bornes du dipôle hors tension |
| Puissance électrique | P | watt (W) | Calcul P = U × I | À partir de U et de I |
🤔 Comment utiliser la loi d’Ohm dans un exercice ?
Commence par lister ce que l’énoncé te donne et ce qu’il te demande, avec les unités. Choisis ensuite l’écriture qui isole l’inconnue, puis remplace les lettres par les valeurs avant de calculer.
- Tu cherches la tension aux bornes d’une résistance :
U = R × I, - Tu cherches la valeur de la résistance :
R = U / I, - Tu cherches l’intensité du courant qui traverse le dipôle :
I = U / R.
Attention aux unités : convertis les milliampères en ampères avant le calcul, sinon ton résultat sera faux d’un facteur 1 000 (250 mA = 0,250 A). Et retiens la phrase de l’INRS : plus la résistance est faible, plus ça passe fort. C’est exactement le comportement d’un court-circuit.
Comment définir le courant continu ? 🔋
Le courant continu circule dans un seul sens et son intensité reste constante au cours du temps. Il est délivré par les piles et les accumulateurs, et se note CC en français ou DC en anglais. L’alternatif, lui, va successivement dans les deux sens.
Cette opposition « un seul sens contre deux sens » est celle que retient l’INRS, et c’est la définition attendue en contrôle. Les trois lois vues plus haut s’appliquent dans ce régime : d’où son rôle central au collège.
🔍 Où trouve-t-on du courant continu au quotidien ?
Il alimente tous les appareils fonctionnant sur pile ou sur batterie : télécommande, téléphone, lampe torche, ordinateur portable, voiture électrique. C’est aussi ce que produisent les panneaux solaires photovoltaïques.
Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) décrit ce mécanisme : les électrons mis en mouvement dans la cellule en produisent, et « un onduleur convertit ce courant continu en courant alternatif, qui pourra être utilisé par des appareils électriques ». Chez toi, le chargeur de ton téléphone fait exactement l’inverse 🔌
📌 Qu’est-ce qui distingue le courant alternatif du courant continu ?
L’alternatif change de sens de façon périodique, ce qui permet d’en modifier facilement la tension avec un transformateur et donc de le transporter loin. C’est pour cette raison que le réseau européen fonctionne ainsi.
Le gestionnaire du réseau français RTE le définit ainsi : « Le courant alternatif est un courant électrique périodique qui transporte des quantités d’électricité égales dans un sens et dans l’autre. » En Europe, le transport s’effectue à 50 hertz (Hz), avec une tolérance de 0,050 Hz.
| Critère | Courant continu (CC / DC) | Courant alternatif (CA / AC) |
|---|---|---|
| Sens du courant | Un seul sens | Deux sens, en alternance |
| Intensité au cours du temps | Constante | Variable, périodique |
| Sources courantes | Pile, accumulateur, panneau photovoltaïque | Alternateur, réseau électrique |
| Fréquence en Europe | Sans objet | 50 Hz (Source : RTE) |
| Transport longue distance | Peu adapté au réseau domestique | Adapté grâce au transformateur |
| Seuil de très basse tension | ≤ 120 V | ≤ 50 V (Source : INRS) |
Sécurité électrique : pourquoi l’intensité compte plus que la tension ? ⚠️
C’est l’intensité qui traverse le corps qui provoque les accidents électriques, pas la tension seule. Et à valeur égale, les effets diffèrent nettement entre les deux régimes, ce que montrent les seuils publiés par l’INRS.
🧐 Quels sont les seuils de danger du courant électrique ?
Le seuil de perception cutanée est de 0,5 mA en alternatif contre 2 mA en continu, et celui de fibrillation ventriculaire de 40 mA contre 140 mA pour une durée de 6,8 secondes. Ces valeurs figurent dans la brochure ED 6345 de l’INRS, dont le tableau des effets s’appuie sur la norme internationale IEC TR 60479-5.
Le même document résume l’ordre de grandeur : « Un courant alternatif de 40 mA, soit le 1/10e du courant qui circule dans une lampe électrique de 100 W peut tuer un homme. » L’INRS ajoute que « pour produire les mêmes effets, les intensités en courant continu sont généralement de deux à quatre fois supérieures ». Ce régime agit donc à des seuils plus élevés, sans être inoffensif.
Seuil de fibrillation ventriculaire en courant alternatif
milliampères, contre 140 mA en courant continu pour une durée de 6,8 s (Source : INRS, brochure ED 6345, 2019, d’après IEC TR 60479-5)
❓ Qu’est-ce que la très basse tension ?
La très basse tension (TBT) est le domaine le plus faible de la classification normalisée : au plus 50 V en alternatif, ou 120 V en continu. C’est celui dans lequel tu travailles en classe avec tes piles.
L’INRS détaille les domaines supérieurs : la basse tension (BT) de 50 à 1 000 V en alternatif, puis la haute tension. Les bornes retenues en régime continu sont systématiquement plus élevées, en cohérence avec les seuils de danger vus juste avant.
Ce vocabulaire n’est pas réservé aux laboratoires : d’après le Service des données et études statistiques (SDES), l’électricité chauffe 37 % des ménages français en 2024, par des radiateurs (32 %) ou des pompes à chaleur (5 %).
Exercices corrigés sur les lois du courant continu 📝
Voici trois exercices qui reprennent chacune de ces lois, dans l’ordre où tu les rencontreras en contrôle. Prends une feuille, cherche la réponse, puis compare avec la correction.
💬 Exercice 1 : appliquer la loi d’Ohm
Énoncé. Une résistance de 220 Ω est traversée par un courant électrique d’intensité 50 mA. Quelle est la tension à ses bornes ?
Correction. On convertit : 50 mA = 0,050 A. La loi d’Ohm sous la forme U = R × I donne U = 220 × 0,050 = 11 V. Des ohms multipliés par des ampères donnent bien des volts.
🔍 Exercice 2 : appliquer la loi des nœuds
Énoncé. Dans un montage en dérivation, la branche principale reçoit 0,80 A et la première dérivée 0,35 A. Quelle est l’intensité dans la seconde ?
Correction. La loi des nœuds donne I = I₁ + I₂, donc I₂ = 0,80 − 0,35 = 0,45 A. Contrôle de cohérence : les branches dérivées reçoivent toujours moins que la principale.
📖 Exercice 3 : appliquer la loi des mailles
Énoncé. Un générateur de 9,0 V alimente en série une lampe et une résistance. Le voltmètre indique 5,4 V aux bornes de la lampe. Quelle est la tension aux bornes de la résistance ? Quelle est sa valeur si l’ampèremètre affiche 0,12 A ?
Correction. La loi des mailles donne U = U₁ + U₂, donc U₂ = 9,0 − 5,4 = 3,6 V. Pour la valeur cherchée, on utilise R = U / I, soit R = 3,6 / 0,12 = 30 Ω. Le montage étant en série, les 0,12 A traversent aussi bien la lampe que le conducteur ohmique.
FAQ sur les lois du courant continu 🙋
🤔 Le courant continu est-il plus dangereux que le courant alternatif ?
À valeur égale, il produit des effets moins sévères que l’alternatif. L’INRS indique que pour obtenir les mêmes effets, les intensités y sont généralement de deux à quatre fois supérieures : le seuil de perception passe de 0,5 mA à 2 mA. Cela ne le rend pas inoffensif, une batterie de forte capacité restant parfaitement dangereuse.
💡 Comment retenir la différence entre tension et intensité ?
La première se mesure entre deux points, aux bornes d’un dipôle, au voltmètre. La seconde se mesure en un point précis, à l’ampèremètre. Image simple : l’une ressemble à la différence de hauteur qui met l’eau en mouvement, l’autre au débit dans le tuyau.
🔍 La loi d’Ohm s’applique-t-elle à tous les dipôles ?
Elle s’applique aux conducteurs ohmiques, c’est-à-dire aux résistances, pour lesquels la proportionnalité est vérifiée. Une lampe, une diode ou un moteur n’y obéissent pas : leur caractéristique n’est pas une droite. En 4e, tu réserveras donc U = R × I aux résistances, et la loi des mailles aux autres dipôles.
📌 Pourquoi le réseau électrique utilise-t-il du courant alternatif ?
Parce qu’il se transforme facilement : un transformateur permet d’élever la tension pour le transport puis de l’abaisser avant la distribution, ce qui limite les pertes en ligne. RTE rappelle qu’en Europe l’acheminement se fait à 50 hertz. Le régime continu, lui, reste celui des piles, des batteries et de l’électronique embarquée.
Ces lois forment un ensemble cohérent : repère si le montage est en série ou en dérivation, applique la loi des nœuds ou celle des mailles pour répartir les grandeurs, puis la loi d’Ohm pour les relier à la résistance. Avec ces trois réflexes et des unités converties, tu couvres l’essentiel des exercices de 4e. Un professeur particulier de physique-chimie peut reprendre avec toi les schémas si un point résiste encore.
Sources 📚
- Ministère de l’Éducation nationale. Pistes pour la construction d’une progression sur le thème « L’énergie et ses conversions », cycle 4. Éduscol, 2016, https://eduscol.education.gouv.fr.
- Ministère de l’Éducation nationale et de la Jeunesse. Une production d’énergie électrique « propre » ?, ressource GRIESP, cycle 4. Éduscol, 2023, https://eduscol.education.gouv.fr.
- Institut national de recherche et de sécurité (INRS). « Risques électriques. Principes généraux sur l’électricité. » INRS, 2022, https://www.inrs.fr.
- Hardy, Sandrine et Jean-Louis Poyard. L’électricité, brochure ED 6345. INRS, 2019, https://www.inrs.fr.
- RTE. « La fréquence électrique, un indicateur d’équilibre du réseau. » Réseau de transport d’électricité, 2024, https://www.rte-france.com.
- RTE. Bilan électrique 2025. Réseau de transport d’électricité, 2025, https://www.rte-france.com.
- Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). « L’essentiel sur l’énergie solaire. » CEA, 2022, https://www.cea.fr.
- Service des données et études statistiques (SDES). Environnement et énergie dans les foyers français en 2024. Ministère de la Transition écologique, 2025, https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr.
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