III- Tension électrique

1 CAP SEME 7 septembre 2001
PhG-Sciences
R1R2
V
U
U1
U2
I- Circuit électrique
Un circuit électrique comporte au minimum :
- un générateur qui fournit l'énergie électrique ;
- un organe de commande (interrupteur, bouton poussoir, …) ;
- un récepteur qui transforme l'énergie reçue en une autre forme d'énergie ;
- des fils de connexion.
Vocabulaire spécifique
Dipôle : élément d'un circuit électrique qui possède 2 bornes.
Nœud électrique : point d'un circuit réunissant au moins deux fils de connexion.
Branche : portion de circuit comprise entre deux nœuds consécutifs.
Maille : boucle fermée
II- Association série
Les éléments du circuit sont placés à la suite les uns des autres pour former une unique boucle.
TP 1 : Réalisation d'un circuit sur une plaque à
bornes et mesure de tension.
Le voltmètre permet la mesure de la tension aux
bornes d'un dipôle.
Le voltmètre se branche en dérivation aux bornes du dipôle.
Il faut choisir la fonction voltmètre continu V – à l'aide du commutateur.
La borne COM est placée du côté du pôle – du générateur, la borne V du côté du pôle +.
On commence toujours par choisir le calibre le plus grand adapté à la tension du générateur.
TP 2 : Réalisation d'un circuit avec des fils de connexion et recherche d'une relation entre les
tensions aux bornes des dipôles.
Additivité des tensions
La somme des tensions aux bornes des récepteurs
d'un circuit série est égale à la tension
aux bornes du générateur. U = U1 + U2
Remarques : - Ce n'est pas parce qu'une ampoule ne brille pas qu'elle est grillée.
- Si dans un circuit série, une ampoule est grillée, le circuit est ouvert.

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PhG-Sciences
III- Association en dérivation
Les éléments du circuit sont placés en dérivation sur l’alimentation.
TP : Réalisation d'un circuit avec des fils de connexion, mesure des intensités des courants et
recherche d'une relation entre les intensités.
L’ampèremètre se branche en série.
Il faut pour cela ôter un fil de la branche dans laquelle on effectue la mesure.
Il faut choisir la fonction ampèremètre continu A – à l'aide du commutateur.
La borne COM est placée du côté du pôle – du générateur, la borne A du côté du pôle +.
On commence toujours par choisir le calibre le plus grand.
L’intensité dans le circuit principal est égale à la somme des intensités dans les branches
dérivées du circuit. I = I1 + I2
Loi des nœuds
La somme des courants qui "arrivent" en un nœud est égale à la
somme des courants qui "en sortent".
Par exemple : I2 + I5 = I1 + I3 + I4
I1
I1
I2I3
I4
I5

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PhG-Sciences
R1R2
6 V
U
U1
U2
TP 1 Matériel : générateur 6 V, plaque à bornes, 2 résistors R1 et R2, 1 potentiomètre puis 1 moteur
1- Réaliser un circuit série comportant les éléments disponibles sur la plaque.
2- Brancher un voltmètre aux bornes du résistor R1.
et effectuer la lecture en adaptant le calibre.
3- Placer un moteur en série dans le montage et
mesurer la tension à ses bornes en agissant sur le
potentiomètre.
Le potentiomètre permet de faire varier la tension aux bornes du moteur.
Le rotor du moteur tourne plus ou moins rapidement.
4- Ôter la résistance R1. Qu'en est-il de la fréquence de rotation du moteur et de la valeur de la
tension à ses bornes ?
Le rotor peut tourner plus rapidement et la tension à ses bornes atteint une valeur plus grande.
5- Ôter la résistance R2. Qu'en est-il de la fréquence de rotation du moteur et de la valeur de la
tension à ses bornes ?
Les valeurs de la fréquence de rotation et de la tension sont encore plus grande.
6- Inverser les pôles du générateur et observer le sens de rotation du moteur.
Le sens de rotation du moteur change quand on inverse les pôles du générateur.
TP 2 Matériel : générateur 6 V, 2 ampoules différentes et des fils de connexion
1- Réaliser un circuit comportant les deux ampoules en série.
2- Fermer le circuit et proposer une conjecture au phénomène observé.
Seule une des deux ampoules brille.
Conjectures : "elle est grillée"
"ce sont des ampoules différentes"
" mais non parce que l'autre brille"
3- Desserrer l'ampoule qui ne brille pas et proposer
une conjecture.
Conjectures : "elle n'est donc pas grillée" " parce que c'est un montage en série"
4- Brancher le voltmètre pour mesurer U, U1 et U2 et renseigner le tableau suivant.
U
U1
U2
5- Quelle relation peut-on écrire entre ces trois tensions ?"
U = U + U2

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PhG-Sciences
R1R2
6 V
U
U1
U2
TP 1 : Matériel : générateur 6 V, plaque à bornes, 2 résistors R1 et R2, 1 potentiomètre puis 1 moteur
1- Réaliser un circuit série comportant les éléments disponibles sur la plaque.
2- Brancher un voltmètre aux bornes du résistor R1.
et effectuer la lecture en adaptant le calibre.
3- Placer un moteur en série dans le montage et
mesurer la tension à ses bornes en agissant sur le
potentiomètre. Qu'observez-vous ?
.
4- Ôter la résistance R1. Qu'en est-il de la fréquence de rotation du moteur et de la valeur de la
tension à ses bornes ?
5- Ôter la résistance R2. Qu'en est-il de la fréquence de rotation du moteur et de la valeur de la
tension à ses bornes ?
6- Inverser les pôles du générateur et observer le sens de rotation du moteur.
TP 2 : Matériel : générateur 6 V, 2 ampoules différentes et des fils de connexion
1- Réaliser un circuit comportant les deux ampoules en série.
2- Fermer le circuit et proposer une explication.
Seule une des deux ampoules brille.
3- Desserrer l'ampoule qui ne brille pas et proposer
une explication.
4- Brancher le voltmètre pour mesurer U, U1 et U2 et renseigner le tableau suivant.
U
U1
U2
6,24
2,46
3,78
5- Quelle relation peut-on écrire entre ces trois tensions ?

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PhG-Sciences
UBC
UAB
UAD
UCD
A
CD
B
+
II- Courant électrique
Le courant électrique est un déplacement d'électrons dans les solides. C'est un déplacement d'ions
dans un liquide ou dans un gaz.
Sens conventionnel du courant électrique : le courant électrique est historiquement orienté
du pôle + vers le pôle – à l'extérieur du générateur.
1- Intensité et quantité d'électricité
On considère une section de conducteur S traversée par n électons pendant une durée t.
La quantité d'électricité Q correspondante est : Q = n.e avec e = 1,6 . 10–19 C.
L'intensité du courant I est donnée par la relation : I = Q
t Q en Coulomb
I en ampère
La relation peut s'écrire : Q = I . t t en seconde
Remarque : Pour les batteries on utilise comme unité l'ampère-heure A.h
2- Loi des nœuds
La somme des courants qui "arrivent" en un nœud est égale à la somme
des courants qui "en sortent".
Par exemple : I2 + I5 = I1 + I3 + I4
III- Tension électrique
La tension entre les points A et B d'un circuit est la différence de potentiel électrique entre ces deux
points. UAB = VA – VB
La tension est une grandeur algébrique. UAB = – UBA
La tension est représentée par une flèche orientée vers le premier point (ici A).
1- Loi des mailles
La somme des tensions dans une maille est
égale à zéro. UAB + UBC + UCD + … = 0
Méthode : on choisit un sens de parcours dans
une maille et l'on additionne les tensions,
positives si elles sont dans ce sens, négatives sinon.
Par exemple : UAD – UAB – UBC – UCD = 0
2- Loi d'additivité des tensions
Dans une branche ABC : UAC = VA – VC
et UAB + UBC = (VA – VB ) + (VB – VC )
Ce qui donne : UAC = UAB + UBC
Remarque : loi analogue à la loi de Chasles
A
UAB
CB
UAC
UBC
I1
I1
I2I3
I4
I5
A B
UAB