Chap2 : Les lois des circuits. Items C3.2.4 C3.2.4 C3.2.4 C3.1.3 C3.1.3 C3.1.3 Connaissances Loi d’additivité de l’intensité dans un circuit comportant une dérivation. Loi d’unicité des tensions aux bornes de deux dipôles en dérivation. Loi d’additivité des tensions dans un circuit série. Tension et ordre des dipôles. Notion de branche et de nœud. Capacités. Lire une mesure. Estimer la précision d’une mesure. Optimiser les conditions de mesure. Confronter le résultat au résultat attendu. Questionner, identifier un problème. Formuler une hypothèse. Mettre en œuvre un protocole expérimental. I. Acquis Cas d’un circuit en série. AE: Le chandelier électrique. COM V L1 Schémas L1 L2 UG=12.14V L3 L1 L2 L3 L1 L2 L3 L3 COM Mesures L2 V COM UL1=4.07V V UL2=4.06V COM V UL3=4.03V Observation : 4.07+4.06+4.03=12.1612.14 V (écart maxi de 0.04V) Conclusion: Le long d’un circuit en série, les tensions s’ajoutent. La tension entre les bornes du générateur est égale à la somme des tensions entre les bornes des autres dipôles: c'est la loi d'additivité des tensions. Remarques: - Cette loi est valable quelque soit le nombre et le type de dipôle utilisé. - L’ordre des dipôles n’a pas d’importance. Page 1 sur 6 Exercices : 10p120 : comprendre le fonctionnement d’un appareil. 1. On doit alimenter l’ensemble sous une tension de 12 V (10 × 1,2). 2. L’intensité du courant qui circule dans la guirlande est alors de 0,3 A. 24p122 : Au supermarché 230 V indique la tension U d’utilisation de la lampe. 60 W indique la puissance électrique P consommée par la lampe. P = U × I donc I = P/U = 60/230 = 0,26 A (intensité de fonctionnement de la lampe). 1 watt = puissance reçue par un système auquel est transférée régulièrement une énergie de 1 joule par seconde. L’unité W est l’unité de puissance électrique, nom donné à la Conférence internationale des unités et étalons électriques tenue à Londres en 1908, en hommage à James Watt, ingénieur écossais né en 1736 et mort en 1819. 25p122 : promenade en VTT. Il existe trois types principaux d’éclairage : – les éclairages frontaux (sur casque) ; – les éclairages sur le guidon ; – les éclairages arrière. Les causes de dysfonctionnement sont : – pile usagée des éclairages frontaux ; – batterie de moins bonne qualité des éclairages sur le guidon ; – puissance moins importante des lampes utilisées. 11p120 : Exploiter une photographie. 1. 2. La relation est la suivante : 3,99 V + 1,96 V = 5,95 V. 3. La loi vérifiée est celle de l’additivité des tensions le long d’un circuit série. 14p120 : Déterminer des tensions. 1. L’intensité qui circule dans chaque lampe est égale à 0,15 A car les lampes sont branchées en série. 2. Les lampes sont identiques : la tension aux bornes de chaque lampe est de 2 V (6/3). 3. La tension qui existe entre A et B est égale à 4 V (2 + 2). 23p122 : Electrowoman Nombre de DEL nécessaires : 9 V / 1,2 V = 7,5, donc 8 DEL seront placées en série selon le schéma suivant : II. Cas d’un circuit comportant des dérivations. COM V L1 COM L1 L1 L2 COM Schémas L1 V V L2 L2 L2 L3 L3 L3 L3 COM UG=11.82V UL1=11.82V UL2=11.81V V UL3=11.81V Mesures Page 2 sur 6 Observation : UG=UL1=UL2= UL3 Conclusion : Les tensions entre les bornes de deux dipôles branchés en dérivation sont égales : c’est la loi d’unicité des tensions. Exercices : 13p120 Trouver les valeurs de tensions. Toutes les lampes ne sont pas en série (celles en dérivation ne comptent qu’une fois !) 15p120 : Repérer une erreur. La mesure fausse est celle de la tension aux bornes de L2 : il devrait y avoir 2,1 V au lieu de 1,6 V. Le voltmètre V4 indique 5 V (comme V3) car les lampes sont associées en dérivation Le voltmètre V1 indique 9 V = 4 + 5. AE : Les lumières de Monsieur Lux. Ou activité2p111 : Pourquoi 2 lampes montées en dérivation brillent-elles normalement ? COM A L1 L1 Schémas L1 A COM L2 L2 L2 COM Mesures IG=138,8mA IL1=92,9mA A IL2=46,5mA Observations : 92,9+46,5=139,4138,8mA Conclusion: Dans un circuit comportant des dérivations: L’intensité du courant qui traverse la branche principale (celle qui contient le générateur) est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées : c’est la loi d’additivité des intensités. Page 3 sur 6 Rappels : Un nœud est un point de contact entre 3 dipôles. Une branche est constituée par un ou plusieurs dipôles montés en série entre deux nœuds. Une boucle est une portion du circuit qui contient le générateur. Exercices : 9p120 : Trouver les intensités de même valeur Les ampèremètres A1 et A4 d’une part, A2 et A5 d’autre part, indiquent la même intensité car ils appartiennent à la même branche. 16p120 : Indication d’un ampèremètre 1. La seule lampe en série avec l’ampèremètre est L3 : elle est traversée par un courant de même intensité que celle mesurée par l’ampèremètre. 2. Si on ouvre l’interrupteur, L2 s’éteint et L1 et L3 sont traversées par un courant de même intensité que celle mesurée par l’ampèremètre. 17p120 : Fonctionnement de dipôles. 1. I moteur = 520 mA (le moteur est en série avec L1). 2. 21p121 : Prévisions de mesures. Rédaction type : Données : IG = IL2 = 0,74A = 740mA IL1 = IM = 520mA IL3 = ? Dans le circuit comportant des dérivations : L3 est en dérivation avec l’ensemble (L1, moteur). Donc : IG = IL1 + IL3 IL3 = IG – IL1 IL3 = 740 – 520 IL3 = 220mA 19p120 : Technique automobile 1. La tension de la batterie utilisée est égale à 12 V. 2. Les lampes sont branchées en dérivation et la batterie débite un courant d’intensité égale à : 2 × 3,8 + 0,4 + 4 × 0,6 + 0,1 = 10,5 A. 20p121 : un montage de vérification (Solution p220) – 2e, 3e et 4e lignes : l’intensité augmente dans la branche principale quand le nombre de branches dérivées augmente mais les intensités dans les branches dérivées restent les mêmes quand l’interrupteur est fermé. – 1re ligne : quand un interrupteur est ouvert, le courant ne circule pas dans cette branche. Page 4 sur 6 III. Bilan. INTENSITÉ TENSION Du courant qui traverse un dipôle. Entre les bornes d’un dipôle. Mots « clé » Courant, circulation, débit. Différence entre deux points. Elle mesure CE QUI CIRCULE. CE QUI FAIT CIRCULER. Unité Ampère, A. Volt, V. Appareil de mesure Ampèremètre qui se branche en série. Voltmètre qui se branche en dérivation. Important Le courant ne fait que traverser un dipôle. L’intensité reste donc le même avant et après un dipôle. C’est le générateur qui est responsable de la tension dans un circuit. Il n’y a pas de tension (différence) entre deux points reliés par un fil conducteur. Circuit série L’intensité du courant est la même en tout point du circuit. Le long d’un circuit série, les tensions s’ajoutent. La tension entre les bornes du générateur est égale à la somme des tensions entre les bornes des autres dipôles. Circuit dérivation L’intensité du courant qui traverse la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées. Les tensions entre les bornes de deux dipôles branchés en dérivation sont égales. Remarques: Plus on ajoute de dipôles en dérivation dans un circuit, plus l’intensité du courant dans la branche principale (fourni par le générateur) augmente. Si dans un circuit, on ajoute ou enlève un dipôle, les valeurs des intensités et des tensions changent mais les lois demeurent. Page 5 sur 6 Page 6 sur 6