L'essentiel avec Coach Vince
Un circuit électrique permet le transfert d’énergie électrique entre un générateur et des récepteurs, par exemple une lampe, un moteur ou une résistance. Pour décrire ce qui se passe dans le circuit, tu dois distinguer deux grandeurs : la tension électrique et l’intensité du courant électrique. La tension électrique, notée U, correspond à une différence d’état électrique entre deux points d’un circuit. Elle est mesurée entre les deux bornes d’un dipôle. Son unité est le volt, de symbole V. Une pile portant l’indication 4,5 V peut imposer une tension proche de 4,5 V entre ses bornes lorsqu’elle alimente un circuit adapté. L’intensité du courant électrique, notée I, décrit le débit de charges électriques qui traversent une portion de circuit. Son unité est l’ampère, de symbole A. Une intensité peut aussi être exprimée en milliampères, de symbole mA. La relation de conversion est exacte : 1 A = 1 000 mA. Ainsi, 0,25 A correspond à 250 mA et 80 mA correspondent à 0,080 A. Ne confonds jamais les symboles : U désigne une tension, I désigne une intensité. Une valeur comme 6 V ne peut pas être une intensité, et une valeur comme 0,30 A ne peut pas être une tension. Au brevet, l’unité fait partie de la réponse : un résultat numérique sans unité est incomplet.
| Grandeur mesurée | Notation et unité | Appareil | Branchement correct |
|---|---|---|---|
| Tension électrique | U, en volt (V) | Voltmètre | En dérivation, aux bornes du dipôle étudié |
| Intensité du courant | I, en ampère (A) ou milliampère (mA) | Ampèremètre | En série, dans la branche où circule le courant étudié |
Dans un circuit en série, les dipôles sont placés les uns à la suite des autres et le courant ne dispose que d’un seul chemin. Dans ce cas seulement, l’intensité est la même en tout point du circuit : I générateur = I lampe = I moteur. Si plusieurs récepteurs sont associés en série dans une boucle fermée, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs : U générateur = U₁ + U₂ + … . Cette relation s’applique lorsque les tensions concernent les dipôles de la même boucle et sont exprimées dans la même unité. Par exemple, si un générateur fournit 9 V à deux lampes en série et que la première lampe a une tension de 3 V, alors la seconde a une tension de 6 V, car 9 − 3 = 6. Une tension de générateur se répartit donc entre les récepteurs en série.
Dans un circuit en dérivation, aussi appelé circuit à branches, le courant peut suivre plusieurs chemins entre deux mêmes points du circuit. Chaque branche contient un ou plusieurs dipôles. Les règles ne sont pas celles du montage en série : tu dois donc reconnaître le schéma avant tout calcul. Dans un circuit en dérivation, la tension est la même aux bornes de chaque branche reliée aux mêmes deux points. Ainsi, si deux lampes sont branchées en dérivation aux bornes d’un générateur de 6 V, la tension aux bornes de chaque lampe est de 6 V. Il ne faut pas additionner ces tensions. En revanche, l’intensité fournie par le générateur est égale à la somme des intensités dans les branches : I générateur = I branche 1 + I branche 2 + … . Cette règle s’applique au nœud où le courant se sépare et aux intensités mesurées dans les différentes branches. Si le générateur délivre 0,50 A et que la première branche est parcourue par 0,20 A, la seconde branche est parcourue par 0,30 A. Vérifie l’unité avant de soustraire : 0,50 A − 0,20 A = 0,30 A. Si les données sont en mA, garde les mA jusqu’à la fin ou convertis toutes les valeurs en A, mais ne mélange jamais les deux.
Commence par observer le schéma : repère le générateur, les dipôles, les nœuds et les branches. Écris ensuite la règle physique adaptée en toutes lettres ou avec une relation littérale. Dans un montage en série, utilise l’égalité des intensités ou l’additivité des tensions. Dans un montage en dérivation, utilise l’égalité des tensions entre branches ou l’additivité des intensités. Remplace alors les lettres par les valeurs connues, avec leurs unités. Effectue le calcul, puis rédige une phrase de conclusion précise : « La tension aux bornes de la lampe vaut 6 V » ou « L’intensité dans la branche 2 vaut 0,30 A ». Enfin, contrôle la cohérence : une intensité de branche ne peut pas dépasser l’intensité totale dans un circuit en dérivation, et une somme de tensions en série doit retrouver la tension du générateur. Cette vérification finale te fait gagner des points et sécurise ton raisonnement.
Tu dois reconnaître le montage, choisir la relation correcte, effectuer un calcul avec les bonnes unités et conclure par une phrase scientifique.
Énoncé. Un générateur de tension 12 V alimente deux lampes montées en série. La tension aux bornes de la première lampe est 5 V. Calcule la tension aux bornes de la seconde lampe.
Résultat : La tension aux bornes de la seconde lampe est 7 V.
Énoncé. Un générateur alimente deux branches en dérivation. L’intensité fournie par le générateur est 450 mA. Dans la première branche, l’intensité vaut 170 mA. Calcule l’intensité dans la seconde branche.
Résultat : L’intensité dans la seconde branche est 280 mA.
Énoncé. Tu veux mesurer la tension aux bornes d’un moteur placé dans une branche de circuit. Indique l’appareil à utiliser et explique son branchement.
Résultat : Il faut utiliser un voltmètre branché en dérivation aux bornes du moteur.
La règle avant les chiffres
Au brevet, écris d’abord la relation adaptée au montage avant de remplacer par les valeurs. Ton calcul devient vérifiable et ta démarche rapporte des points.
Unité sous contrôle
Entoure mentalement l’unité de chaque donnée avant de calculer. Convertis toutes les valeurs dans la même unité, puis ajoute l’unité au résultat final.
Associe chaque grandeur à sa notation et à son unité.
Indique l’appareil et son branchement.
Convertis les intensités dans l’unité demandée.
Complète les valeurs manquantes.
Calcule la tension demandée et rédige une conclusion.
Réponds par vrai ou faux et justifie.
Calcule l’intensité manquante en justifiant par la règle adaptée.
Dans un circuit en dérivation, I générateur = 0,85 A. La première branche est parcourue par 0,30 A et la seconde par 0,15 A. Calcule l’intensité dans la troisième branche.
Analyse le montage décrit et rédige une réponse justifiée.
Un générateur de 12 V alimente deux lampes en dérivation. Un ampèremètre placé avant la séparation des branches indique 500 mA. L’ampèremètre de la branche contenant la lampe 1 indique 180 mA. Donne la tension aux bornes de chaque lampe et l’intensité dans la branche de la lampe 2.
Réponds avec une relation, un calcul lorsque nécessaire, une unité et une phrase de conclusion.
| Erreur à éviter | Pourquoi | Le bon réflexe |
|---|---|---|
| Brancher l’ampèremètre en dérivation aux bornes d’une lampe. | L’ampèremètre doit être traversé par le courant de la branche étudiée et se place donc en série. | Repère le trajet du courant puis insère l’ampèremètre directement sur ce trajet. |
| Additionner les tensions des branches dans un circuit en dérivation. | Les branches reliées aux mêmes deux points ont la même tension que le générateur. | Cherche les nœuds : si les dipôles sont entre les mêmes deux points, écris U générateur = U branche 1 = U branche 2. |
| Écrire 0,4 A + 200 mA sans conversion. | Les deux valeurs ne sont pas exprimées dans la même unité. | Convertis d’abord : 0,4 A = 400 mA, puis calcule 400 mA + 200 mA. |
Demandez à votre adolescent de verbaliser le type de montage avant de sortir la calculatrice ou de faire une opération.
Temps conseillé : ~20 min.
La tension est une grandeur mesurée entre les deux bornes d’un dipôle. Le voltmètre doit donc être relié à ces deux bornes.
Pour mesurer l’intensité dans une branche, le même courant doit traverser l’ampèremètre et les dipôles de cette branche.
Les intensités s’additionnent dans un circuit en dérivation : l’intensité du générateur est la somme des intensités des branches.
Non. Convertis seulement si les données ne sont pas dans la même unité ou si la réponse est demandée dans une unité précise.
Cinq formats prêts à utiliser : complète, élève, vidéoprojection, dys et noir et blanc. Gratuit, sans inscription.
Le QG