Cours 4ème : Chapitre1

1^ère partie : ELECTRICITE

Chapitre 1 : La tension électrique

I               Rappels

1)      La schématisation électrique

On représente un circuit électrique à l’aide d’un schéma.

Chaque élément est représenté par un symbole.

a)        Symbole des éléments

Ø      Pile électrique :

Ø      Autre générateur :  

Ø      Lampe à incandescence :  ( ou anciennement : ) 

Ø      Moteur électrique :  

Ø      Interrupteur :

Position : ouvert              Position : fermé

  Tous ces élément sont des dipôles : ils ont deux bornes.

2)      Conducteurs et isolants

  Il existe deux sortes de matériaux :

  Ø      Les conducteurs :

Ils conduisent le courant électrique. Ce sont en général des métaux (fer, aluminium, cuivre, or…).

 Ø      Les isolants :

Ils ne laissent pas passer le courant électrique (ex : matières plastiques, bois sec…).

3)      Montage en série

  Dans ces montages, les dipôles sont montés les uns à la suite des autres. On dit qu’ils sont montés en série.

Ex :

Dans ce montage de lampes en série, la tension se répartit équitablement entre les lampes.

Si une lampe est détériorée, le circuit est ouvert et rien ne fonctionne.

Si une lampe est court-circuitée, les autres brillent plus.

  4)      Montage en dérivation

  Dans ces montages, les dipôles sont directement entre les bornes du générateur. On dit qu’ils sont montés en dérivation.

Ex :

  

Dans ce montage de lampes en dérivation, chaque lampe est alimentée directement par le générateur.

Si une lampe est détériorée, les autres fonctionnent normalement.

Le court-circuit d’une lampe entraîne le court-circuit des autres lampes et du générateur : le générateur peut être détérioré.

II           La tension électrique

  1)      Tension électrique

  Sur les dipôles, la tension est exprimée en volt.

0bserver les dipôles devant vous. Retrouver les indications concernant la tension.

Petite lampe : 6 V (indiquée sur son culot)

Pile plate : 4,5 V

Pile ronde : 1,5 V

Lampe d’usage domestique : 220-230 V (indiquée sur l'ampoule -la partie en verre)

Générateur de laboratoire : 12 V ou 6 V

 La tension indiquée sur les générateurs (pile, générateur de laboratoire, batterie…) est la tension qu’ils peuvent fournir tandis que sur les autres dipôles, c’est la tension qu’ils peuvent recevoir pour fonctionner correctement. Cette tension (sur les récepteur) s'appelle "tension nominale".

  La tension qui existe entre les bornes + et – d’un générateur est une caractéristique essentielle de ce générateur.

  Le rôle du générateur est d’appliquer une tension aux bornes d’un dipôle.

 2)      Mesure d’une tension électrique

a)        Unité de mesure

Comme on vient de le voir, l’unité de mesure de la tension est le volt (symbole V). On utilise souvent des multiples ou des sous-multiples du volt :

Ø      Le kilovolt : 1 kV = 1000 V = 10³ V  

Ø      Le millivolt : 1 mV = 0,001 V = 10^-3 V

b)        Appareil de mesure :

L’appareil qui permet de mesurer la tension est le voltmètre. Son symbole dans un schéma électrique est :  

  3)      Mesures de tensions aux bornes de dipôles isolés 

La valeur d’une tension s’exprime en volt (V). 

 On mesure une tension avec un voltmètre branché en dérivation. 

Pour mesurer la tension d’un dipôle isolé , il suffit donc de brancher directement le voltmètre à ses bornes. On la notera respectivement pour le générateur de labo, la lampe et la pile (ici ronde) : U_G1, U_L et U_G3

 Ex :

 

U_G1 = 12 V      U_L = 0 V   U_G3 = 1,5 V

  Remarque :       L’expérience confirme que les dipôles autres que les générateurs ne fournissent pas de tension.

4)      Tension aux bornes de dipôles placés dans un circuit

Voir TP Lois des tensions.

 a)        Circuit en série :

    

On a vu que : U  _G = U_L1 + U_L2

 Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des autres dipôle

b)        Circuit en dérivation :

On a vu que : U_G = U_L1 = U_L2

La tension aux bornes de dipôles montés en dérivation est la même.

 5) Mesures de tension aux bornes de piles électriques :

 a)        Placées en série

 Mesures des tensions :  

U₁ = 4,5 V

U₂ = 1,5 V

U₃ = 6 V

 Donc U₃ = U₁ + U₂

b)        Placées en opposition

Mesures des tensions :

U₁ = 1,5 V

 U₂ = 1,5 V

 U₃ = 0 V

 Si une pile est monté en opposition sa tension se soustrait aux autres donc le circuit ne fonctionne pas correctement.

 Remarque :  Cas de la pile plate : 

                         

   principe :

On observe qu’une pile plate de 4,5 V est formée de 3 piles de 1,5 V montées en série