Chapitre 1 : Lois fondamentales de l’électricité en courant continu Leçon 2. La tension électrique CHAPITRE 1: LOIS FONDAMENTALES DE L’ÉLECTRICITÉ EN COURANT CONTINU LEÇON 2 : LA TENSION ÉLECTRIQUE 1. DEFINITION La tension électrique est la cause de circulation du courant électrique. Elle caractérise la différence d’état électrique entre deux points. On l’appelle aussi différence de potentiel (ddp) entre ces deux points. K P UAB = VA – VB : différence de potentiel ou tension électrique qui apparaît entre les points A et B. VA : potentiel au point A VB : potentiel au point B A UPN UAB N B 2. MESURE DE TENSION La tension électrique se mesure avec un voltmètre ou un multimètre branché en voltmètre. Il se branche en dérivation (ou en parallèle). L’unité de la tension électrique est le volt (V). Le voltmètre possède une borne plus « + » (généralement de couleur rouge) et une borne moins « - » (généralement de couleur noire et appelée COM). V V Symbole normalisé COM Symbole mettant en évidence les deux bornes Exemple V1 COM Pour mesurer la tension UAB, la borne + du voltmètre doit être reliée au point A et la borne – (borne COM) doit être reliée au point B. ND COM P COM V4 V2 - Le voltmètre V1 mesure la tension UPN - Le voltmètre V2 mesure la tension UBA - Le voltmètre V3 mesure la tension UAB - Le voltmètre V4 mesure la tension UCD C A B V3 COM Exemple de mesure UPN = 8,3 V ; Sciences Physiques UAB = 7,18 V, UBA = - 7,18 V UBC = 1,11 V ; UCD = 0,0001 V 1/5 Chapitre 1 : Lois fondamentales de l’électricité en courant continu Leçon 2. La tension électrique Remarque La tension UCD = 0,0001 V 0. La tension aux bornes d’un fil de connexion étant très faible par rapport aux autres tensions du circuit, on considère qu’elle est nulle. UAB = - UBA : la tension électrique est une grandeur algébrique. Exercice d’application On considère le circuit ci – contre : 1. Quelle tension est représentée par la flèche sur le schéma ? 2. Représenter par des flèches les tensions : UPN, UAB et UAP sur le schéma. 3. La tension UNP vaut -2,3 V. Que vaut la tension UPN ? 4. Placer un voltmètre pour mesurer UNP. Indiquer la position de la borne COM. P A N B Solution UAP P Il s’agit de la tension UNB. Voir schéma UNP = - UPN = - (- 2,3) = + 2,3 Voir schéma A COM 1. 2. 3. 4. UAB UPN V B N UNB 3. LOI DES TENSIONS CONTINUES 3.1. Loi des branches 3.1.1. Rappel de la définition d’une branche Une branche d’un circuit est une association de dipôles en série entre deux nœuds. 3.1.2. Énoncé de la loi des branches Dans une branche, la somme algébrique des tensions aux bornes de chaque dipôle est égale à la tension totale aux bornes de la branche. UBC UAB A UCD I D B C UAD UAD = UAB + UBC + UCD Sciences Physiques 2/5 Chapitre 1 : Lois fondamentales de l’électricité en courant continu Leçon 2. La tension électrique 3.2. Loi des mailles 3.2.1. Définition d’une maille Une maille est un chemin fermé passant par différents points d’un circuit. Exemple Pour le circuit ci – dessous, les chemins ABEFA, BCDEB et ABCDEFA sont des mailles. U1 U4 C B A E1 E2 U2 U3 D E F U5 U3 3.2.2. Enoncé de la loi des mailles La somme algébrique des tensions rencontrées dans une maille est nulle. Règle On choisit un sens de parcours arbitraire de la maille et un point de départ ; On affecte le signe + aux tensions dont la flèche indique le même sens que le sens choisi ; On affecte le signe - aux tensions dont la flèche indique le sens contraire au sens choisi. Exemple Pour le schéma ci-dessus, on a U1 U4 E1 E2 U2 D E F U3 Sciences Physiques C B A U5 3/5 Chapitre 1 : Lois fondamentales de l’électricité en courant continu Maille ABEFA : E1 –U1 –U2 – U3 = 0 Maille BCDEB : U2 – U4 – E2 + U5 = 0 Maille ABCDEFA: E1 –U1 – U4 – E2 + U5 –U3 = 0 Leçon 2. La tension électrique Exercice d’application Pour le montage ci-dessus on donne : E1 = 9 V ; E2 = 12 V ; U1 = 1 V ; U2 = 7 V ; U5 = 2 V Calculer U3 et U4. Solution Calcul de U3 Maille ABEFA : E1 –U1 –U2 – U3 = 0 U3 = E1 –U1 –U2 = 9 –1 – 7 U2 – U4 – E2 + U5 = 0 U4 = U2 – E2 + U5 = 7 –12 + 2 U3 = 1 V Calcul de U4 Maille BCDEB : U4 = – 3 V 3.3. Cas des dipôles montés en dérivation 3.3.1. Schéma expérimental UPA P A C UAB UPN N On mesure UPN = 6,0 V ; UPA = 3,4 V UCD UAB = 2,6 V ; UCD = 2,6 V On a B D UAB = UCD 3.3.2. Conclusion Les tensions aux bornes de dipôles en parallèle ou en dérivation sont égales. Sciences Physiques 4/5 Chapitre 1 : Lois fondamentales de l’électricité en courant continu Leçon 2. La tension électrique Exercice d’application C On a mesuré UPN = 9,0 V et UCD =4,3 V Calculer UEF et UAB D B G F E UBA + UEF N P A UPN Solution UEF = UCD = 4,3 V car les deux dipôles sont en parallèle. Appliquons la loi des mailles Maille ABEFGNPA: UBA – UEF +UPN = 0 UBA = UEF - UPN = 4,3 – 9 = - 4,7 V Or UAB = - UBA = - (- 4,7) = 4,7 V Sciences Physiques 5/5
