Chapitre 3: MESURE SUR LES CIRCUITS - Physique-Chimie Troisième | DigiClass
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MESURE SUR LES CIRCUITS

I.  Circuit sans dérivation

Un circuit sans dérivation est un circuit électrique ou tous les appareils sont montés en série.

A.  Intensité du courant (rappel)

Dans un circuit sans dérivation l’intensité du courant est la même en tout point du circuit.

B.  Additivité des tensions électrique

Considérons le circuit électrique suivant :

Soient U1 et U2 les tensions respectives aux bornes des lampes L1 et L2 et U la tension aux bornes de l’ensemble des lampes.
Mesurons les tensions aux bornes des lampes $L_{1}$ et $L_{2}$ qui sont respectivement $U_{1}$ et $U_{2}$.
Mesurons la tension aux bornes de l’ensemble U on constate que $U = U_{1} + U_{2}$.

C.  Notion de diviseur de tension : cas des appareils identiques

Lorsque les lampes $L_1$ et $L_2$ sont identiques on dit qu’on a un diviseur de tension.
Dans ce cas : $𝐔_𝟏 = 𝐔_𝟐 = \frac{U}{2}$
Quand des appareils identiques sont montés en série, la tension aux bornes de chacun est égale à la tension aux bornes de l’ensemble divisée par le nombre d’appareil.

II.  Circuit avec dérivation

Considérons maintenant un circuit dans lequel deux appareils sont montés en dérivation.

A.  Tension

On réalise le montage suivant :
La mesure de la tension par les trois voltmètres indique la même valeur.

Conclusion : La tension aux bornes d’un ensemble de dérivations est égale à la tension aux bornes de chacune.

B.  Intensité

On reprend le montage précédent en mesurant les intensités I ; $I_{1}$ et $I_{2}$ On constate que: $I = I_{1} + I_{2}$

$\textbf{Conclusion}$ : L’intensité du courant dans le circuit principal est égale à la somme des intensités des courants dans les branches dérivées.

C.  Application

Sur une bicyclette, une automobile,  à la maison, des appareils sont montés en dérivation.

  • Cela permet d’alimenter ces appareils sous la même tension
  • L’additivité des intensités montées avec le courant d’un générateur ne se vérifie, dans le cas du secteur, qu’avec des appareils utilisant l’effet thermique (lampe, appareil de cuisine, fer à repasser, thermoplongeur, …).

Elle permet de prévoir le nombre d’appareil qu’il est possible de brancher sur une même prise de courant.

Exercice:

Soit le montage suivant :

 

Sur le schéma ci-dessus, l’intensité dans le circuit principal est $I = 1A$ et la tension du générateur est $U = 12v$. L’intensité qui traverse $L_{1}$  et $L_{1} = 0,2A$. La tension aux bornes de la lampe $L_{4}$ est $U_{4} = 6V$ et $L_{1} = 0,3V$, celle aux bornes de $L_{2}$ est $U_{1}=3V$

  1. Déterminer les intensités $I_{4}$ ; $I_{3}$ et $I_{2}$ qui traversent $L_{4}$ ; $L_{3}$ et $L_{2}$
  2. Déterminer la tension aux bornes de $L_{2}$ et celle aux bornes de $L_{3}$

III.  Applications pratiques

Le principe de l’installation électrique d’une maison et le circuit électrique d’une bicyclette, d’une moto ou d’une voiture est le montage en dérivation.

Ce montage  présente des avantages :

  • Permet de maintenir les appareils à la même tension ;
  • L’additivité des intensités pour le courant continu, par contre l’additivité n’est pas possible dans le cas du courant alternatif sauf qu’avec les appareils à effet thermique (chauffe-eau, lampes ; appareils de cuisson ; fer à repasser ;...).

$\textbf{EXERCICES D’APPLICATION}$

Exercice 1 :

Soient deux lampes $L_{1}$ et $L_{2}$ montées en série.

Appelons $U_{1}$ la tension aux bornes de $L_{1}$ et $U_{2}$ la tension aux bornes de $L_{2}$. La tension aux bornes du générateur est 12V et $U_{1}$=6,5V

1°) Quelle est la valeur de la tension aux bornes de $L_{2}$ ?

      On suppose les lampes identiques, la tension du générateur reste la même

2°) Quelle est la tension aux bornes de chaque appareil ?

Exercice 2 :

On considère le circuit ci-dessous où les lampes $L_{3}$ et $L_{4}$ sont identiques

Sachant qu’un des ampèremètres indique 1A et l’autre 2A

On demande de :

  1. Déterminer l’intensité du courant traversant toutes les lampes.
  2. Déterminer l’intensité principale
  1. Les mesures ont donné : 3V la tension aux bornes de la lampes $L_{1}$ ; 1V aux bornes de la lampe$L_{4}$ et 2V aux bornes de la lampe $L_{5}$ :
    Déterminer :
    1. la tension aux bornes de la lampe $L_{3}$.
    2. La tension aux bornes du générateur.
  2. Le voltmètre comportant 100 divisions et calibre 1,5V est monté aux bornes de $L_{2}$.
    Déterminer la mesure de la lecture.

Exercice 3 :

  1. a) Faire un circuit électrique comprenant : 3 lampes $L_{1}$, $L_{2}$ et$L_{3}$ montées en série entre A et B ; 3 lampes $L_{4}$, $L_{5}$ et $L_{6}$ montées en dérivation entre B et C ; un appareil de mesure de tension aux bornes de l’ensemble $L_{1}$, $L_{2}$ et $L_{3}$ et un appareil de mesure d’intensité pour chaque dérivation et un autre pour  tout le circuit.
  2. b) $L_{4}$, $L_{5}$ et $L_{6}$ doivent-elles avoir forcement la même tension pour fonctionner normalement ? Justifier
  3. c) – Si $L_{4}$, $L_{5}$ et $L_{6}$ sont identique et si l’intensité principale est égale à 12A. Quelle sera l’intensité qui traverse chaque lampe ?

- Si U1= U2 -60=U3=60V ; $L_{4}$=$L_{5}$=$L_{6}$ et si le générateur a une tension U = 200V, quelle sera la tension aux bornes de chaque dérivation.