P02 - La tension électrique

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P02
La tension électrique
I] Les deux grandeurs fondamentales en électricité
Du circuit hydraulique au circuit électrique
Nous disposons de deux bouteilles remplies à différents niveaux d’eau (B1 et B2). Ces deux
bouteilles sont reliées entre elles par un tuyau fermé par une vanne. Sur le tuyau est fixé un
moulin.
Une tension correspond à une différence de potentiel (altitude, potentiel électrique ou comme
ici niveau d’eau…). C’est cette différence de potentiel qui engendre un courant (électrique ou
comme ici, un courant hydraulique). Ici le courant correspond à la quantité d’eau qui traverse le
tuyau par seconde.
a) Que se passe-t-il si on actionne la vanne ?
b) A quelle condition tourne le moulin.
c) A quel moment le moulin cessera-t-il de tourner ? Que peut-on dire de la tension à cet
instant précis.
d) Peut-on avoir un courant sans tension ?

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Dans le cas de l’électricité, l’eau est remplacée par des charges négatives appelées
électrons. Au pôle «-» d’une pile sont accumulés un grand nombre d’ « électrons ». A l’autre pôle,
existe une grande déficience en électron.
C’est le déplacement de ces charges d’un pôle à l’autre de la pile qui va engendrer le courant
électrique.
e) Compléter le tableau de correspondance suivant.
Circuit hydraulique
eau
tuyau
vanne
moulin
Circuit électrique
II] La Tension et sa mesure
a) Définition
a tension électrique notée « U » s’exprime en Volt (V) et se mesure à l’aide d’un voltmètre monté en
dérivation.
Le symbole du voltmètre est :
Exercice d’application n°1 : Attribue à chaque générateur sa tension
Générateur
Tension
Port USB □
□ 1,5V
Batterie de portable □
□ 3,7V
Batterie de Voiture □
□ 4,5V
Pile rectangulaire □
□ 5V
Pile Plate □
□ 9V
Pile LR03 □
□ 12V
Prise électrique □
□ 19V
Alimentation PC portable □
□ 230V
b) Utilisation d’un voltmètre.
Un multimètre permet de mesurer différentes grandeurs
physiques, nous l’utiliserons durant tout ce chapitre en voltmètre.
- Un voltmètre se place toujours en dérivation du dipôle dont on
souhaite connaître la tension.
- Afin d’obtenir une valeur positive, raccorder la borne « V » à la
borne du dipôle à étudier coté « + » du générateur. Raccorder
ensuite la borne « com » du voltmètre à l’autre borne du dipôle.
- Pour allumer le voltmètre il faut enclencher un calibre. Le choix
du calibre est important. Si vous choisissez un calibre plus faible
que la tension à mesurer, vous risquez d’endommager le voltmètre.
- On choisira toujours un calibre important puis en fonction du
résultat on baissera la valeur du calibre afin d’obtenir une valeur
plus précise.
Lire p.98 : Utilisation d’un voltmètre

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Exercice d’application n°2 :
Un voltmètre dispose des calibres suivants : 20 V, 2V, 200 mV, 20 mV
On souhaite étudier une tension de l’ordre de 300 mV.
a) Placez (sans respecter d’échelle) toutes les valeurs précédentes sur l’axe ci contre
b) Quels sont les calibres utilisables pour réaliser cette mesure ?
c) Quel est le calibre adapté pour réaliser cette mesure ?
d) Que se passerait-il si on inversait accidentellement les bornes ?
e) Qu’afficherait le voltmètre si on utilisait un calibre inadapté ?
c) Expérience :
On réalise un montage en série avec : un générateur, 2 lampes différentes et un interrupteur.
Nom du dipôle
Générateur
Lampe 1
Lampe 2
Interrupteur
Tension à ses bornes
Valeur de la tension quand
l’interrupteur est ouvert
Valeur de la tension quand
l’interrupteur est fermé
Conclusions :
Remarque : Le courant ne circule pas à travers un voltmètre.
Tension
(

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III] Les lois de la tension
1) Loi d’additivité des tensions en circuit série.
Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des
tensions aux bornes des autres di
Exemple :
Dans le circuit ci contre, d’après la loi d’additivité des tensions on a :
Exercice d’application n°2 :
1°) Quelle est la tension aux bornes de l’interrupteur ?
2°) Sur le schéma de gauche, placez un voltmètre de façon à
mesurer la tension aux bornes de la Lampe.
3°) Indiquez le sens du courant dans le circuit
4°) Sachant que la tension aux bornes du générateur est de 6 V
et que celle indiquée par votre voltmètre est de 4 V, quelle est
la tension aux bornes du moteur ?
2) Loi d’égalité des tensions dans un circuit en dérivation.
La tension aux bornes de dipôles montés en dérivation est la même.
Exemple 1 :
Exemple 2 :