LA TENSION ELECTRIQUE

LA TENSION ELECTRIQUE
1. ANALOGIE AVEC UN CIRCUIT HYDRAULIQUE
Considérons deux réservoirs d’eau de dimensions quelconques réunis par une conduite.
Si les deux récipients ont leurs plans d’eau au même niveau,
Aucune circulation d’eau n’est possible
Si les deux plans d’eau sont de niveaux différents (A plus élevé que B), l’eau contenue dans A
va s’écouler dans B jusqu’à ce que les deux plans d’eau sont au même niveau (ou que A soit
vide.
La différence de niveau permet d’obtenir un courant d’eau mais ce courant est de durée
limitée.
Si nous voulons entretenir le courant d’eau, il faut utiliser une pompe P qui prélève l’eau dans
B et la renvoie dans A, car il est nécessaire d’entretenir la différence de niveau entre les deux
plans d’eau
Conclusion :
L’eau ne peut circuler que si :
o
les deux récipients sont placés à deux niveaux différents,
o
un circuit est constitué
o
une pompe hydraulique entretient cette circulation d’eau
Si nous faisons l’analogie avec un circuit électrique, pour faire circuler des électrons, donc un courant électrique,
dans un circuit il faut que :
o
le circuit soit fermé
o
une différence de potentiel entre deux points du circuit, cette différence de potentiel est obtenue à l’aide
d’un générateur de tension.
2. LA TENSION ELECTRIQUE
2.1 LE POTENTIEL ELECTRIQUE
Le potentiel électrique d’un point est un nombre arbitraire qui dépend du point (ou du conducteur) auquel on
a attribué le potentiel zéro.
Le potentiel électrique d’un point caractérise son niveau électrique. Son symbole est V et s’exprime en
volts (V).
2.2 LA TENSION ELECTRIQUE
La tension électrique est la grandeur physique qui exprime la différence de potentiel (ddp) entre deux points
d’un circuit électrique.
Le symbole de cette grandeur physique est U, son unité est le volt (V).
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On utilise également les multiples et sous-multiples suivant :
Le mégavolt (1 MV = 106 V) / Le kilovolt (1kV= 103 V) / Le millivolt (1 mV = 10-3 V) / Le microvolt (1µV = 10-6 V)
Ordres de grandeurs :
Pile ronde (LR6) : 1,5 V
Batterie d’accumulateurs d’automobile : 12 V
Réseau domestique (EDF) : 230 V
Ligne haute tension : 400 000 V = 400 kV
2.3 NOTATION & REPRESENTATION
La tension entre deux points A et B se note UAB. Elle représente la différence de potentiel présente entre les
points A et B. On peut alors écrire que :
UAB = VA - VB
UAB > 0

VA > VB
/
/
UBA = VB – VA
UAB = 0

/
UAB = - UBA
VA = VB
/
UAB < 0
VA < VB

U AB
La tension électrique est représentée sur les schémas par une flèche placée entre les
A
points considérés.
La première lettre désigne la pointe de la flèche et la deuxième le talon.
B
uAB = uPointe Talon
2.4 MESURE DE LA TENSION
+
La tension se mesure à l’aide d’un voltmètre.
V
Puisque la différence de potentiel est la différence de niveau électrique entre deux
U
points d’un circuit, le voltmètre devra être installé en dérivation entre ces
A
deux points sans modifier le circuit principal.
Le calibre d’un voltmète est la rtension maximale qu’il peut mesurer, il convient
uAB
d’utiliser le calibre immédiatement supèrieur à la tension mesurée.
V
B
2.5 EQUIPOTENTIEL
Un équipotentiel représente un ensemble de points ayant le même potentiel.
Sur un schéma structurel un équipotentiel est représenté par :
o
un trait continu ou liaison
o
un point ou un trait oblique au croisement
+ 12 V
+ 12 V
de deux traits
A
R10
RV1
o
des symboles identiques
o
un même nom sur plusieurs traits
PT2
R8
S
A
R6
Q2
Q3
Q1
R7
R9
C3
PT3
0V
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3. EXPRESSION DE LA TENSION ELECTRIQUE
3.1 MONTAGE EN DERIVATION
U AB
B
A
Lorsque des récepteurs sont montés en dérivation (R2 & R3),
R1
ils ont soumis à la même tension. Ils ont les mêmes bornes B et
R2
UAM
U BC
BAT1
R3
C.
uR2 = uR3 = uBC.
M
C
UMC
3.2 MONTAGE EN SERIE
Les récepteurs sont placés les uns à la suite des autres, ils sont traversés par
U AB
A
B
le même courant mais présentent chacun leur propre ddp à leurs bornes.
R1
R2
UAM
U BC
BAT1
Une maille est un chemin fermé passant par différents points d’un circuit.
Exemple : Maille (A ,B, C, M, A)
R4
Une branche est une portion de circuit comprise entre deux points
C
M
UCM
Exemple : Branche (A, C)
LOI DES MAILLES
 Règle
o On choisit un sens de parcours arbitraire de la maille et un point de départ.
o On affecte le signe + aux tensions dont la flèche indique le même sens que celui choisi
pour le parcours.
o On affecte le signe - aux tensions dont la flèche indique le sens contraire.
 Loi
La somme algébrique des tensions rencontrées dans une maille est nulle.
Exemple
U AB
A
B
Soit la maille (M, A, B, C, M), la loi des mailles nous permet d’écrire :
R1
R2
UAM
U BC
Maille (M, A, B, C, M) : uAM – uAB – uBC – uCM = 0
BAT1
Maille (B, A, M, C, B) : ............................................................................
R4
C
M
UCM
LOI DES BRANCHES
La tension totale présente entre deux points d’un circuit est égale à la somme des tensions
partielles.
Exemple
U AB
A
B
Soit la branche (A, C), la loi des mailles nous permet d’écrire :
R1
R2
UAM
U BC
BAT1
Branche (A,C) : uAC = uAB + uBC = uAM – uCM
Branche (B, M) : uBM = ................................................................
R4
C
M
UCM
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4. EXERCICE D’APPLICATION
On donne :
A
o UAM = 12 V
o UAB = 7 V
R3
BAT
o UCM = 4 V
C
B
1 / Flécher sur le schéma les
R12
12 V
R4
tensions UAM , UAB , UCB , UBM , UCM
R13
2 / Exprimez puis calculez les
tensions UBM et UCB.
M
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
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