CH 04 CIRCUITS ÉLECTRIQUES EN SÉRIE ET EN DÉRIVATION INTRODUCTION : DÉMARCHE D'INVESTIATION 1ère partie Votre professeur de SPC a eu aujourd'hui un petit problème avec sa voiture. En partant ce matin les 2 phares de sa voiture fonctionnaient. En voulant rentrer chez lui le soir, il constate que seul son phare avant gauche fonctionne. Imaginez le circuit électrique contenant les 2 phares. a- Dessinez sur une feuille et proposez votre montage à votre professeur (on simulera le non fonctionnement du phare en dévissant une lampe). b- Après approbation du montage par votre professeur, réalisez le. c- Vérifiez si votre montage, permet de répondre au problème d- Si votre montage ne permet pas de répondre au problème, reprendre la démarche à partir du a) 2ème partie Vous avez trouvé le bon montage pour les feux de voiture. Où devez vous placer l'interrupteur afin que les phares s'allument et s'éteignent en même temps? a- Dessinez sur une feuille et proposez votre montage à votre professeur. b- Après approbation du montage par votre professeur, réalisez le. c- Vérifiez si votre montage, permet de répondre au problème d- Si votre montage ne permet pas de répondre au problème, reprendre la démarche à partir du a) 3ème partie (facultative) Vous avez trouvé les bons montages. Maintenant, nous allons compliquer la tâche. On veut : 1- Faire fonctionner le moteur sans que les phares s'allument 2- Allumer les phares sans que le moteur fonctionne 3- Faire fonctionner le moteur et allumer les phares en même temps. a- Dessinez sur une feuille et proposez votre montage à votre professeur. b- Après approbation du montage par votre professeur, réalisez le. c- Vérifiez si votre montage, permet de répondre au problème d- Si votre montage ne permet pas de répondre au problème, reprendre la démarche à partir du a)
I- CIRCUIT ELECTRIQUE EN SERIE 11- Définition A l aide du schéma ci-contre donner une définition d un circuit en série. 12V Dans un circuit en série, les dipôles sont montés les uns à la suite des autres : on a une seule boucle 12- Que se passe-t-il quand on ouvre la boucle? Matériel : 1 générateur de 12V, 3 lampes de 6 V (par binôme) Dans le montage précédent, dévisser une lampe et observer. Observations : Quand on ouvre un circuit en série, les lampes ne brillent pas (le courant électrique ne circule pas) 13- L ordre des récepteurs a-t-il une influence? Matériel : 1 générateur de 12V, 2 lampes de 6 V et 1 diode (par binôme) a- Dessiner le montage série (à droite) b- Réaliser le montage en série. Observer l éclat des lampes. Observations : Les 2 lampes ont le même éclat. c- Inverser une lampe et la diode dans le circuit. Dessiner le nouveau montage à droite. d- Réaliser le montage en série. Observer l éclat des lampes. Observations : L éclat des 2 lampes reste le même. e- Conclusion On en déduit que l ordre des récepteurs n a pas d importance dans un circuit en série
II- CIRCUIT ELECTRIQUE EN DERIVATION 21- Définition A l aide du schéma ci-contre donner une définition d un circuit en dérivation. Un circuit en dérivation est un circuit qui est constitué de plusieurs boucles L endroit où la dérivation s effectue (points A et B sur le schéma) s appellent des nœuds A un noeud, il y a au moins 3 connexions A 6 V B 22- Que se passe-t-il quand on ouvre une boucle de circuit? Matériel : 1 générateur de 6V, 2 lampes de 6 V (par binôme) Dévisser une des lampes. Observations : L'autre lampe brille toujours car sa boucle reste fermée 23 Quel est l intérêt du montage en dérivation? Dans un montage en dérivation, quand un dipôle tombe en panne, les dipôles des autres boucles continuent de fonctionner : chaque boucle fonctionne indépendamment. III- COMMENT SONT BRANCHÉS LES DIFFÉRENTS APPAREILS DANS UNE INSTALLATION ÉLECTRIQUE DOMESTIQUE? En observant l'installation électrique de ton domicile et à l'aide des différentes observations que nous avons fait sur les 2 grands types de circuits électriques qui existent, en déduire comment sont branchés les différents appareils. On peut allumer et éteindre un appareil électrique sans que cela perturbe les autres appareils donc on en déduit que dans une installation domestique les appareils sont branchés en dérivation
IV- EXERCICES Exercice N 1 ( ref : 11p36 (Nathan 1998)) Les lampes et L4 sont hors d usage. Dans les 2 montages suivants, indiquez quelles sont les lampes qui brillent. Justifier votre réponse. Exercice N 2 Interrupteur A Indiquez dans le tableau suivant si les lampes sont allumées ou éteintes. Justifier Lampe 2 Interrupteur A Interrupteur B Lampe 1 Lampe 2 Lampe 1 Interrupteur B Exercices livre (Delagrave 2006) : 9 p 115 ; 2 p 123 et 14 p 124 Correction exercice N 1 a- On a un circuit en dérivation donc même si est hors d'usage les lampes et L3 vont briller car leurs boucles restent fermées b- On a un circuit en série donc si L4 est hors d'usage, le circuit sera ouvert et donc L5 et L6 ne pourront pas briller Correction exercice N 2 Cas Interrupteur A Interrupteur B Lampe 1 Lampe 2 N 1 Eteinte Eteinte N 2 Eteinte Eteinte N 3 Eteinte Eteinte N 4 Allumée Allumée a- Dans les cas N 1, N 2 et N 3, les lampes 1 et 2 sont éteintes car le circuit est ouvert b- Dans le cas N 4 les lampes 1 et 2 brillent car le circuit est fermé
Correction exercice 9 p 115 On a un circuit en série. Donc si et L3 brillent, alors on en déduit qu'il y a du courant électrique qui circule dans tout le circuit. On en déduit donc que la lampe n'est pas grillée. En échange, le courant électrique qui circule dans le circuit n'est pas assez intense pour faire briller Correction exercice 2 p 123 Les circuits qui ne comportent qu'une seule boucle sont des circuits en série : B et C Les circuits qui comportent plusieurs boucles sont des circuits en dérivation : A, D, E et F Correction exercice 14 p 124 Dans ce montage, les 3 lampes s'allument ou s'éteignent en même temps L3 Dans ce montage, les lampes et s'allument ou s'éteignent en même temps. En échange, la lampe L3 brille tout le temps L3
Dans ce montage, la lampe s'allume ou s'éteint indépendamment des lampes et L3 qui en échange brillent tout le temps L3 LES INDISPENSABLES DU CHAPITRE 04 Je retiens 1- Je connais par cœur les définitions des mots suivants : circuit en série, circuit en dérivation et nœud. 2- Que se passe-t-il quand un récepteur tombe en panne dans un circuit en série? 3- Que se passe-t-il quand un récepteur tombe en panne dans un circuit en dérivation? 4- L'ordre des récepteurs a-t-il une importance dans un circuit en série? 5- Comment sont branchés les différents appareils dans une installation électrique domestique? 6- Les schémas p 112 du livre 7- Les 2 schéma de gauche p 120 du livre Je sais faire 1- Schématiser un circuit en série et un circuit en dérivation. 2- Réaliser à partir d'un schéma un circuit en dérivation et un circuit en série