Chap2 : Les lois des circuits.

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Chap2 : Les lois des circuits.
Items
Connaissances
Acquis
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.
C3.2.4
Lire une mesure.
C3.2.4
Estimer la précision d’une mesure.
C3.2.4
Optimiser les conditions de mesure.
Confronter le résultat au résultat attendu.
C3.1.3
Questionner, identifier un problème.
C3.1.3
Formuler une hypothèse.
C3.1.3
Mettre en œuvre un protocole expérimental.
I. Cas d’un circuit en série.
AE: Le chandelier électrique.
Schémas
Mesures
UG=12.14V
UL1=4.07V
UL2=4.06V
UL3=4.03V
Observation : 4.07+4.06+4.03=12.1612.14 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.
V
COM
L1 L2 L3
V
COM
L1 L2 L3
V
COM
L1 L2 L3
V
COM
L1 L2 L3

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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.
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 :
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.
II. Cas d’un circuit comportant des dérivations.
Schémas
Mesures
UG=11.82V
UL1=11.82V
UL2=11.81V
UL3=11.81V
V
COM
L1
L2
L3
V
COM
L1
L2
L3
V
COM
L1
L2
L3
V
COM
L1
L2
L3

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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.
Le voltmètre V4 indique 5 V (comme V3) car
les lampes sont associées en dérivation
Le voltmètre V1 indique 9 V = 4 + 5.
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.
AE : Les lumières de Monsieur Lux.
Ou activité2p111 : Pourquoi 2 lampes montées en dérivation brillent-elles normalement ?
Schémas
Mesures
IG=138,8mA
IL1=92,9mA
IL2=46,5mA
Observations : 92,9+46,5=139,4138,8mA
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.
A
L1
L2
COM
A
L1
L2
COM
AL1
L2
COM

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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.
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)
21p121 : Prévisions de mesures.
– 1re ligne : quand un interrupteur est
ouvert, le courant ne circule pas dans cette
branche.
– 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.

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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.