Tension electrique et mesure — Physique-Chimie 3eme | Précepteur Scolaire
La tension electrique est une grandeur fondamentale en electricite. Au brevet, les exercices portent sur la mesure de tension, les lois des circuits et les calculs associes. C'est un chapitre incontournable.
Qu'est-ce que la tension electrique ?
La tension electrique est la difference de potentiel entre deux points d'un circuit. Elle se note U et s'exprime en volts (V).
Analogie : Imaginez une cascade. La tension, c'est la hauteur de la chute d'eau. Plus elle est haute, plus l'eau (le courant) a d'energie.
Sous-multiples et multiples :
- 1 millivolt (mV) = 0,001 V
- 1 kilovolt (kV) = 1000 V
- Tension du secteur en France : 230 V
- Pile classique : 1,5 V
- Batterie de voiture : 12 V
Mesurer une tension : le voltmetre
Le voltmetre se branche toujours en derivation (en parallele) aux bornes du composant dont on veut mesurer la tension.
Regles de branchement :
- Brancher la borne COM du voltmetre du cote de la borne - du generateur
- Brancher la borne V du cote de la borne +
- Choisir le calibre juste au-dessus de la valeur attendue
Si la valeur affichee est negative : les bornes sont inversees. La tension est correcte en valeur absolue, mais le branchement doit etre corrige.
La loi des tensions (loi des mailles)
Circuit en serie
Dans un circuit en serie, la tension du generateur est egale a la somme des tensions aux bornes de chaque recepteur.
Formule : U_generateur = U_1 + U_2 + U_3 + ...
Exemple : Un generateur de 12 V alimente deux lampes en serie. Si U_1 = 7 V, alors U_2 = 12 - 7 = 5 V.
Circuit en derivation
Dans un circuit en derivation, la tension est la meme aux bornes de chaque branche.
Formule : U_generateur = U_1 = U_2 = U_3
Exemple : Un generateur de 6 V alimente deux lampes en derivation. Chaque lampe recoit 6 V.
La tension aux bornes d'un interrupteur
- Interrupteur ferme : la tension a ses bornes est nulle (U = 0 V)
- Interrupteur ouvert : la tension a ses bornes est egale a celle du generateur
C'est un piege classique au brevet.
La tension aux bornes d'un fil
Un fil de connexion ideal a une tension nulle a ses bornes : U_fil = 0 V.
Exercices types brevet
Exercice 1 : Un circuit en serie comporte un generateur (U = 9 V), une lampe L1 (U_1 = 3,5 V) et une lampe L2. Calculer U_2.
→ U_2 = U - U_1 = 9 - 3,5 = 5,5 V
Exercice 2 : Un circuit en derivation comporte un generateur de 4,5 V et trois lampes. Quelle est la tension aux bornes de chaque lampe ?
→ 4,5 V pour chacune (meme tension en derivation).
Exercice 3 : Dans un circuit en serie, l'interrupteur est ouvert. Quelle est la tension aux bornes de l'interrupteur si le generateur fournit 6 V ?
→ 6 V (toute la tension se retrouve aux bornes de l'interrupteur ouvert).
Exercice 4 : Un voltmetre affiche -3,2 V. Que signifie le signe negatif ?
→ Les bornes du voltmetre sont inversees. La tension reelle est 3,2 V.
Exercice 5 : Un circuit en serie comporte 3 resistances. U = 12 V, U_1 = 4 V, U_2 = 3 V. Calculez U_3.
→ U_3 = 12 - 4 - 3 = 5 V
Erreurs frequentes
- Brancher le voltmetre en serie au lieu de le brancher en derivation
- Confondre loi des tensions en serie et en derivation
- Oublier que l'interrupteur ouvert a une tension non nulle
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