Chapitre 1: La tension électrique

Objectifs p 103

I- Ses caractéristiques

1- Unité de la tension

La tension électrique est symbolisée par U.

L'unité de la tension est le volt, symbolisé par V.

Exemple: La tension de la pile plate est de 4,5V:

U = 4,5V

en face: rappel tableau de conversion

13 colonnes (1 carreau par colonne)

11p114

a) 1V = 1 000 mV d) 0,03 V = 30mV

b) 5V = 0,005 kV e) 100 000 V = 100 kV

c) 325 mV = 0,325 V f) 0,23 kV = 230 000 mV

2- Son appareil de mesure: le voltmètre document p110

On utilise un multimètre qui peut mesurer plusieurs grandeurs électriques, en fonction «voltmètre» (couleur bleue V ) pour mesurer une tension électrique, son symbole est V , il possède 2 bornes électriques, c'est un dipôle.

Le calibre est la valeur maximale que peut mesurer l'appareil ainsi réglé.Toujours se placer au calibre le plus grand en début de mesure, ici 600V.

Le courant doit rentrer dans la borne V (rouge) et sortir par la borne COM (noir).

Une tension négative n'existe pas.

Le voltmètre se place en dérivation dans le circuit, aux bornes du dipôle dont on veut mesurer la tension électrique.

Au brouillon :

Mesurer la tension électrique aux bornes de la pile plate :

Sur le calibre 600V, on lit U=

Sur le calibre 200V, on lit U=

Sur le calibre 20V, on lit U=

Sur le calibre 2V, on lit U=

EN DESSOUS:

Faire le schéma d'une pile et d'une lampe.

Placer le voltmètre afin de mesurer la tension aux bornes de la pile U_g, de la lampe U_L.

3p113

a) Les calibres sont: 600V, 200V, 20V et 2V.

b) Pour commencer une mesure, on utilise toujours le plus grand calibre (600V) pour ne pas griller le voltmètre.

c) Le voltmètre affiche « 1 » lorsque le calibre est trop petit.

4p113

a) U = 4,45V

b) Le calibre utilisé est 20V.

c) Non, car le calibre suivant est plus petit que la tension de la pile plate (2<4,45)

d) Le voltmètre indiquerait: -4,45V

5p113

a) Le calibre le mieux adaptée pour la pile plate est 20V car le calibre 2V est trop petit.

b) Nous devons brancher la borne + à la borne V et la borne – à la borne COM.

6p113

a) la lampe qui brille le moins est en soustension c'est la lampe de 6V.

b) La lampe qui brille le plus est en surtension, c'est la lampe 1,5V.

100. La lampe qui brille normalement est la lampe de 4V.

7p113

Schéma au tableau

8p113

a) C'est le montage 2: le voltmètre est placé entre les bornes de la lampe.

b) Le montage 1 n'est pas bon car le voltmètre mesure la tension aux bornes de l'interrupteur et le montage 3 le voltmètre est placé en série!

9p114

a) La tension nominale est la tension dont a besoin le récepteur pour fonctionner, elle vaut ici 230V.

b) Kevin se trompe car la pile plate ne donne que 4,5V, il n'y a pas assez de tension pour la faire fonctionner!

II- Tension électrique aux bornes de dipôles isolés

1- Définition

Un dipôle est dit isolé lorsqu'il ne fait pas parti d'un circuit électrique.

2 - Activité expérimentale

Mesurons la tension aux bornes de différents dipôles:

coller le tableau en dessous

Dipôles	Tension (V)
Pile plate
Pile ronde
Générateur
Batterie
Moteur
Lampe
Fil
interrupteur
DEL

3- Conclusions

Le voltmètre permet de classer les dipôles en 2 catégories:

• s'il existe une tension entre les bornes du dipôle, c'est un dipôle actif (les générateurs)

• si la tension entre les bornes du dipôle est nulle, c'est un dipôle passif (tous les récepteurs)

III- Tension aux bornes de dipôles dans un circuit simple

1- Activité expérimentale (notée /20)

a) Schématise un circuit simple comprenant un générateur (pile), un interrupteur fermé et une lampe.

Appel le professeur /3

b) Fais le circuit électrique avec le matériel mis à ta disposition:

Appel le professeur /2

c) On désire mesurer la tension aux bornes de la lampe : rajoute sur le schéma du circuit le voltmètre. (n'oublie pas les bornes du voltmètres!)

Appel le professeur /1

Note la tension lue dans le tableau et effectue les mesures manquantes et complète le tableau:

Appel le professeur à la fin de tes mesures. /12 (8x1,5)

/2 points comportement, ranger le matériel

2- Conclusion

La tension aux bornes d'un fil est toujours nulle.

Un interrupteur fermé est équivalent à un fil.

La tension entre les bornes du générateur est égale à la tension entre les bornes de la lampe lorsque le circuit est fermé.

La tension entre les bornes d'un interrupteur ouvert est égale à la tension du générateur.

Un courant peut traverser un dipôle même si sa tension est nulle (interrupteur fermé, fils de connexion).

10p114

a) Voir tableau

b) Le circuit est fermé car la lampe est allumée.

100. U_L = 6,0V (d'après le voltmètre)

U_F = 0V (la tension d'un fil est toujours nulle)

U_K = 0V (car l'interrupteur est fermé)

U_G = 6,0V (égale à la tension de la lampe)

IV- Lois des tensions /25

1- Mesures de tensions dans un circuit en série

Les 2 lampes brillent-elles de la même façon ?

Sont-elles identiques ?

Loi d'additivité:

Ug = U_L1 + U_L2 = U_L1+L2

Conclusion :

Si on change l’ordre des éléments du circuit en série ON NE CHANGE PAS les tensions aux bornes de chaque élément.

On applique aussi la loi d'additivité:

Ug = U_L1 + U_L2 + U_L3 .

2- Mesures de tensions dans un circuit en dérivation /9

On applique aussi la loi d'unicité/

Ug = U_L1 = U_L2 =U_L3.

3- Conclusion

Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur (Ug) est égale à la somme des tensions aux bornes des différents récepteurs, c'est la loi d'additivité : Ug = U_L1 + U_L2

Dans un circuit en dérivation la tension est la même dans les différentes branches du circuit, c'est la loi d'unicité : Ug =U_L1 = U_L2

4p137

a) Le circuit de la fig 1 est un circuit en dérivation, on applique donc la loi d'unicité : Ug = U_L1= U_R soit U₁ = U₂ = U₃ = 4,5V

b) Le circuit de la fig 2 est un circuit en série, on applique la loi d'additivité : Ug = U_L1 + U_R

soit U₁ = U₂ + U₃

donc U₂ = U₁ – U₃ = 4,6 – 2,4 = 2,2V

8p138

- Si ces trois lampes sont identiques, nous pouvons connaître la tension de chacune des lampes grâce à la loi d'unicité (circuit en dérivation):

U_G = U_L1 = U_L2 = U_L3 = 4,5V.

• Si ces trois lampes sont différentes, c'est la même chose.

9p138

a) Voir tableau

b) U_G = 6,06 V car la lampe a une tension de 6,06V et il n'y a qu'une lampe.

c) Voir tableau

d) Le circuit en série, on applique la loi d'additivité: U_G = U_L1 + U_L2 =6,06V

La tension aux bornes des lampes vaut 3,03V

12p139

a) Sur la figure 1, le circuit en série, on applique la loi d'additivité: U_G = U_L1 + U_L2 =4,4V.

On sait que les deux lampes sont identiques, donc U_L1 = U_L2 = 2,2V

b) On a fait le court-circuit de la lampe L₂, elle est éteinte sa tension vaut donc 0V.

La tension de la lampe L₁ vaut donc celle du générateur c'est à dire 4,4V.

11p138

500. La tension aux bornes de la lampe L₂ vaut 2V!

e) L₂ et L₃ sont en série , on applique la loi d'additivité: Ug = U_L2 + U_L3

U_L3 =Ug - U_L2 = 4,5 – 2 = 2,5V

f) La lampe L1 est en dérivation par rapport aux autres, on applique la loi d'unicité:

Ug= U_L1 = 4,5V

http://physiquecollege.free.fr/_private/quatrieme/exercices/tension.htm