Chapitre 7 Tension électrique dans les circuits OBJECTIFS Connaître le comportement d un circuit série lorsque l on change l ordre des dipôles Etablir et formuler la loi sur les tensions en série Etablir et formuler la loi sur les tensions aux bornes de dipôles en dérivation (ou «en parallèle») Introduction : Quelle est la tension délivrée par une prise électrique? Quelle est la tension entre les bornes de chaque lampe d une guirlande? Pourquoi certaines lampes sont éteintes? Quelle en est la conséquence? Quelle est la tension entre chaque borne de chaque lampe de cet éclairage?
I/ Expérience : Tension et ordre des dipôles dans un circuit série a/ Quel est le nom des dipôles utilisés? (A) Les dipôles utilisés sont : un générateur, une lampe un moteur et une diode. (Le voltmètre est un appareil de mesure) b/ Quel est le nom du montage réalisé? Le montage est appelé montage série car les dipôles sont branchés dans une seule boucle. c/ Quel est le nom de l'appareil de mesure utilisé? L appareil de mesure utilisé est un voltmètre d/ Comment se nomme la grandeur mesurée avec cet appareil? Entre quels points du circuit cette grandeur est-elle mesurée? [A] La grandeur mesurée avec l appareil est une tension. Elle est mesurée entre les bornes de la lampe. e/ Indiquer le résultat de la mesure, obtenu dans l'expérience. (A) U=7,2 V f/ Qu'observe-t-on dans la situation (B)? Noter le résultat et le comparer au résultat précédent. Conclure. On a changé les dipôles de place. La tension mesurée aux bornes de la lampe est presque la même g/ Proposer un autre montage permettant de vérifier cette conclusion. + - G M V
CONCLUSION : Dans un montage de dipôles en série, la valeur de la tension aux bornes d'un dipôle ne dépend pas de l'ordre des dipôles. II/ Des dipôles en série a/ Quels sont les dipôles montés en série? Quelle couleur de fil de connexion a été utilisée pour réaliser la boucle simple? (A) Les dipôles montés en série sont le générateur, la lampe et le moteur. La boucle simple est faite avec des fils verts. b/ Quelle est la valeur de la tension aux bornes du générateur? La tension aux bornes du générateur est de 12,24V c/ Quelle est la valeur de la tension aux bornes de la lampe? La tension aux bornes de la lampe est de 11,36V d/ Quelle est la valeur de la tension aux bornes du moteur? La tension aux bornes du moteur est de 0,89V e/ Aux bornes de quel dipôle la tension a-t-elle la plus grande valeur? La tension est la plus grande aux bornes du générateur. f/ Additionner la valeur de la tension aux bornes de la lampe et la valeur de la tension aux bornes du moteur. Comparer le résultat avec la valeur de tension obtenue aux bornes de la pile. Que remarque-t-on? 11,36+0,89=12,25V La somme des tensions de la lampe et du moteur est quasiment égale à la tension aux bornes du générateur. g/ Comment faire les mêmes mesures en n'utilisant qu'un seul voltmètre? Il suffit de faire la mesure puis de débrancher l appareil et de le brancher à côté CONCLUSION :
Dans un montage de dipôles en série, la valeur de la tension U entre les bornes du générateur est égale à la somme des valeurs des tensions U 1 et U 2 entre les bornes de chaque dipôle : c'est la loi d'additivité des tensions. U=U 1 +U 2 III/ Des dipôles en dérivation a/ Quel est le nom des deux dipôles branchés avec le générateur? (A) Les dipôles branchés avec le générateur sont une lampe et un moteur b/ Où se trouve l'interrupteur représenté sur le schéma? L interrupteur se trouve sur la multiprise c/ Quelles sont les valeurs des tensions entre les bornes de chaque dipôle? (B) Entre chaque borne de chaque dipôle la tension est de 12,23V d/ Si l'on compare ces valeurs à la valeur de la tension entre les bornes du générateur, que constate-t-on? Toutes les tensions mesurées sont égales e/ On veut valider le résultat trouvé et on propose de refaire cette expérience sans multiprise et avec deux lampes. Dessiner le schéma électrique. + G - 12V
CONCLUSION : Lorsque des dipôles sont montés en dérivation, les valeurs des tensions électriques entre leurs bornes U, U 1, U 2 sont égales. U = U 1 = U 2