La tension électrique dans les circuits

4ème COURS
Electricité Chapitre 2
LA TENSION ÉLECTRIQUE DANS LES CIRCUITS
Je dois savoir …
✔
✔
Faire des conversions d'unités
Utiliser un multimètre en
voltmètre
✔
Lois des tensions en circuit série et
dérivation
I. Généralités : (voir livre p 94)
Pour faire fonctionner un baladeur ou une lampe de poche, nous utilisons des piles.
Pour les choisir, nous tenons compte de leur forme mais aussi de l’indication (4,5 V,
6 V) portée sur celles-ci. À quelle grandeur correspondent ces valeurs ?
Réponse : 4,5V et 6V correspondent à la tension délivrée par les piles. La lettre V
signifie volt, c’est l’unité de tension.
La tension aux bornes d'un appareil électrique, c'est la différence d'état électrique qui
existe entre l'entrée et la sortie de l'appareil électrique.
On appelle donc tension électrique entre deux points d'un circuit électrique, la
différence entre les états électriques de chacun de ces points.
On la note U.
1. Définition
L'unité de tension est le volt (V). On la mesure avec
un voltmètre qui se branche en dérivation aux
bornes du dipôle dont on veut mesurer la tension.
Symbole du voltmètre :
V
2. Multiples et sous-multiples
Volta, Alessandro
(1745-1827),
Physicien italien, inventeur
de la première pile.
Nous utiliserons un multiple, le kilovolt (kV), et un sous-multiple, le millivolt (mV).
kV
V
1 kV = 1 000 V
Exercice : Convertir :
150 V = ................ kV
1 584 mV = ................ V
1 V = 0,001 kV
200 mV = ................ kV
0,189 V = ................ mV
Exercice 7 p 99
Téléchargé sur http://gwenaelm.free.fr/gestclasse
mV
1 V = 1 000 mV
12 400 V = ................ kV
4,25 kV = ................ V
II.Utilisation du voltmètre : (voir livre p 98)
1. Les calibres
Les deux bornes du voltmètre sont :
- la borne COM (car commune à toutes les utilisations du
multimètre)
- et la borne V (notée simplement V sur le schéma du circuit).
Le voltmètre se branche en dérivation aux bornes du dipôle dont on
cherche la tension.
On réalise le circuit ci-dessous et on mesure la tension en utilisant
les différents calibres.
Calibre
Tension mesurée (sans
oublier l'unité)
COM
600 V
200 V
20 V
2V
V
V
On observe que les trois premiers calibres fonctionnent alors que le dernier affiche 1.
(ce qui correspond à un message d'erreur).
La tension mesurée ne doit pas dépasser la valeur du calibre sinon le voltmètre
affiche une erreur. Le calibre est donc la valeur maximale que l’appareil peut
mesurer.
Parmi les trois calibres qui fonctionnent c’est le calibre 20 V qui donne la meilleure
précision.
Pour mesurer une tension, on commence par utiliser le plus grand calibre (600
V) et on cherche le plus petit possible qui donnera la meilleure précision.
Exercice 11 p 99
2. Branchement du voltmètre
V
COM
V
V
COM
V
U = ....................................................................
U = ....................................................................
On remarque que la première valeur est positive alors que la seconde est négative.
Pour mesurer une tension positive, il faut que la borne V soit reliée à la borne
⊕ du générateur et que la borne COM soit reliée à la borne ⊝, sinon la valeur
affichée est négative.
Exercices 8, 9 et 10 p 99
Téléchargé sur http://gwenaelm.free.fr/gestclasse
III.Tension aux bornes d'un dipôle isolé : (voir livre p 94)
Compléter le tableau ci-dessous en indiquant les tensions mesurées aux bornes des
différents dipôles.
pile plate
générateur
lampe
interrupteur
moteur
fil de connexion
Tension
Calibre
choisi
Conclusion :
La tension (mesurée) aux bornes d'un récepteur isolé est nulle (U=0V).
La tension (mesurée) aux bornes d'un générateur isolé est non nulle (U ≠ 0V)
IV.Tension aux bornes d'un dipôle placé dans un circuit : (voir livre p 95)
Schématiser à la règle et au crayon gris un circuit comprenant en série : un générateur,
un interrupteur fermé et une lampe. Schématiser ensuite deux voltmètres : l’un aux
bornes de la pile, l’autre aux bornes de la lampe.
V
V
Remplir le tableau ci-dessous en plaçant le voltmètre successivement aux bornes des
différents appareils. Il faut effectuer les mesures en circuit fermé, puis en circuit
ouvert et elles doivent être les plus précises possibles. Il vous faudra donc utiliser le
calibre le mieux adapté.
Dipôle aux bornes duquel
on mesure la tension
Si le circuit est fermé
Tension
mesurée
Calibre
utilisé
Le générateur
La lampe
L'interrupteur fermé
L'interrupteur ouvert
Un fil de connexion
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Si le circuit est ouvert
Tension
mesurée
Calibre
utilisé
V.Tensions dans un circuit avec dérivation : (voir livre p 96)
Schématiser à la règle et au crayon gris un circuit comprenant en dérivation : un
générateur et deux lampes. Schématiser ensuite trois voltmètres : l’un aux bornes de la
pile, les autres aux bornes des lampes.
1
2
3
On mesure correctement les tensions :
Position 1 : U1 = .................................................................
Position 2 : U2 = .................................................................
Position 3 : U3 = ................................................................
On observe que les trois tensions sont égales : U1 = U2 = U3
Loi des tensions dans un circuit avec dérivation (loi d'unicité) :
Dans un circuit dérivation, les tensions aux bornes des différentes
branches sont égales.
Exercice 16 p 100
VI.Tensions dans un circuit série : (voir livre p 96)
Schématiser à la règle et au crayon gris un circuit comprenant en série : un générateur et
deux lampes. Schématiser ensuite trois voltmètres : l’un aux bornes de la pile, les autres
aux bornes des lampes.
V
V
On mesure correctement les tensions :
Position 1 : U1 = ....................................................................
Position 2 : U2 = ....................................................................
Position 3 : U3 = ....................................................................
On remarque que U1 = U2 + U3.
V
Loi des tensions en circuit série (loi d'additivité) :
Dans un circuit série, la tension aux bornes du
générateur est égale à la somme des tensions
aux bornes des autres dipôles.
Exercices 13, 14 et 17 p 100 ; 21 p 101.
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Je dois savoir …
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Faire des conversions d'unités
Utiliser un multimètre en voltmètre
✔
Lois des intensités en circuit série et dérivation
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Pour les choisir, nous tenons compte de leur forme mais aussi de l’indication (4,5 V,
6 V) portée sur celles-ci. À quelle grandeur correspondent ces valeurs ?
Réponse : 4,5V et 6V correspondent à la tension délivrée par les piles. La lettre V
signifie volt, c’est l’unité de tension.
La tension aux bornes d'un appareil électrique, c'est la différence d'état électrique
qui existe entre l'entrée et la sortie de l'appareil électrique.
On appelle donc tension électrique entre deux points d'un circuit électrique, la
différence entre les états électriques de chacun de ces points.
On la note U.
Volta, Alessandro
(1745-1827),
Physicien italien, inventeur de la
première pile.
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Utiliser un multimètre en voltmètre
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Lois des intensités en circuit série et dérivation
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Pour les choisir, nous tenons compte de leur forme mais aussi de l’indication (4,5 V,
6 V) portée sur celles-ci. À quelle grandeur correspondent ces valeurs ?
Réponse : 4,5V et 6V correspondent à la tension délivrée par les piles. La lettre V
signifie volt, c’est l’unité de tension.
La tension aux bornes d'un appareil électrique, c'est la différence d'état électrique
qui existe entre l'entrée et la sortie de l'appareil électrique.
On appelle donc tension électrique entre deux points d'un circuit électrique, la
différence entre les états électriques de chacun de ces points.
On la note U.
Volta, Alessandro
(1745-1827),
Physicien italien, inventeur de la
première pile.
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Utiliser un multimètre en voltmètre
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Lois des intensités en circuit série et dérivation
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Pour les choisir, nous tenons compte de leur forme mais aussi de l’indication (4,5 V,
6 V) portée sur celles-ci. À quelle grandeur correspondent ces valeurs ?
Réponse : 4,5V et 6V correspondent à la tension délivrée par les piles. La lettre V
signifie volt, c’est l’unité de tension.
La tension aux bornes d'un appareil électrique, c'est la différence d'état électrique
qui existe entre l'entrée et la sortie de l'appareil électrique.
On appelle donc tension électrique entre deux points d'un circuit électrique, la
différence entre les états électriques de chacun de ces points.
On la note U.
Volta, Alessandro
(1745-1827),
Physicien italien, inventeur de la
première pile.