Chap2 : Les lois des circuits.

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5 Οκτ 2013 (πριν από 3 χρόνια και 10 μήνες)

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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


U
G
=11.89V

U
L1
=4.29V

U
L2
=4,21V

U
L3
=3,37V

Observation : 4.29+4.21+3.37 = 11.87 ≈ 11.89 V (écart maxi de 0.4V)


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

U
G
=12,51V U
L1
=12,51V U
L2
=12,49V U
L3
=12,48V

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 : U
G
=U
L1
=U
L2
= U
L3


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 V
4
indique 5 V (comme V
3
) et le
voltmètre V
1
indique 9 V (= 4 + 5).
A Detailler !

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.
Activité2p11 : Pourquoi 2 lampes montées
en dérivation brillent-elles normalement ?
AE : Les lumières de Monsieur Lux.
Ou activité2p111 : Pourquoi 2 lampes montées en dérivation brillent-elles normalement ?




Schémas




Mesures


I
G
=138,8mA

I
L1
=92,9mA

I
L2
=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.



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.



A
L1
L2
COM
A
L1
L2
COM
A
L1
L2
COM
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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 L
3
: elle est traversée par
un courant de même intensité que celle
mesurée par l’ampèremètre.
2. Si on ouvre l’interrupteur, L
2
s’éteint et L
1

et L
3
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 L
1
).
2. Rédaction type :
Données : I
G
= I
L2
= 0,74A = 740mA
I
L1
= I
M
= 520mA
I
L3
= ?
Dans le circuit comportant des dérivations :
L
3
est en dérivation avec l’ensemble (L
1
,
moteur).
Donc :
I
G
= I
L1
+ I
L3

I
L3
= I
G
– I
L1

I
L3
= 740 – 520
I
L3
= 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)
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.

Exercices :
12p120 : Comparer des circuits
1. Le schéma avec 2 lampes :

Le schéma avec 3 lampes :

Le schéma avec 4 lampes :

2. La valeur de l’intensité du courant débité
par le générateur est de 2 × 0,2 =0,4 A pour 2
lampes, 3 × 0,2 = 0,6 A pour 3 lampes, 4 × 0,2
= 0,8 A pour 4 lampes.
3. Si le générateur n’alimentait qu’une seule
lampe, l’intensité serait de 0,2 A. Elle est
donc plus faible. En effet, l’intensité du
courant augmente dans la branche principale
quand le nombre de lampes branchées en
dérivation augmente.

18p121 : C’est noël.
1. La tension d’une lampe est égale à :
220/20 = 11 V.
2. Si une seule lampe est grillée, le groupe de
lampes auquel elle appartient s’éteint.
3. La prise de courant débite un courant
d’intensité égale à : 0,8+0,8+0,8 = 2,4 A.

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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IV. 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.

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