Les deux bornes d’une pile sont différentes. Elles ne jouent pas le même rôle (noté d’ailleurs + ou - ).

                        Expériences avec moteur.

I°) Définition :

Il existe une différence d’état électrique ou différence de potentiel entre les deux bornes du générateur.

La tension au bornes d’un appareil électrique, c’est la différence d’état électrique qui existe entre l’entrée et la sortie de l’appareil.

La tension est notée U_AB .

* Remarque : Analogie avec les chutes d’eau et les rivières.

* L’unité de la tension est le Volt (V). Alexandre Volta (1745 – 1821)

On a alors le tableau de conversion ci-contre :

Les multiples :  Le kilovolt     :           1 kV = 1000 V = 10³ V

                           Le mégavolt  :           1 MV = 1 000 000 V = 10⁶ V

Les sous-multiples :  Le millivolt        :           1 mV = 0,001 V = 10 ^–3 V

                                    Le microvolt    :           1 µV = 0,000001 V = 10 ^–6 V

II°) Mesurer une tension :

* L’appareil de mesure : le voltmètre

a) La méthode :

Le voltmètre doit être branché en dérivation aux bornes de l’appareil dont on veut connaître la tension : Un fil à l’entrée de l’appareil et l’autre à la sortie de l’appareil.

On doit respecter la polarité du voltmètre : le courant entre dans le voltmètre par la borne V (borne +) et ressort par la borne COM ou commune (borne -).

On règle le voltmètre sur le calibre le plus grand et en courant continue sur CC. On diminuera ensuite le calibre au fur et à mesure si la tension mesurée le permet.

b) La mesure de la tension d’un générateur à vide :

Le montage :

Refaire le même montage avec une pile plate, une pile ronde.

Le schéma du montage :

Conclusion : le générateur possède une tension à vide, même s’il ne produit pas de courant électrique.

c) La mesure de la tension d’un récepteur :

Le montage :

Refaire le même montage avec une résistance, une L.E.D.

Le schéma du montage :

Conclusion : le récepteur a une tension nulle lorsqu’il n’est pas branché dans un circuit.

d) La mesure de la tension dans un circuit en série :

Le montage :

Le schéma du circuit :

Ordre de grandeur des tensions :

 

Montre, calculette, jeux électroniques	Quelques millivolts
Piles diverses (rondes, plates, …)	De 1,5 V à 9 V
Batterie de voiture	12 V
Tension du secteur (entre les bornes d’une prise de courant à la maison)	220 V
Tension nécessaire au fonctionnement des moteurs de motrice de TGV	1500 V
A l’intérieur d’un téléviseur, entre certains points	5000 V soit 5 kV
Lignes à très haute tension	400 000V soit 400 kV
Lors d’un orage, tension entre le nuage et la terre	Plusieurs centaines de mégavolts

III°) La loi des tensions :

a) Dans un circuit en série :

* Montage :

* Mesure : Mesurer la tension aux bornes de la lampe puis de la résistance, aux bornes de l’ensemble « lampe + résistance » et enfin aux bornes du générateur.

                        Tension aux bornes de la lampe                       :           U_AB = 4 V

                        Tension aux bornes de la résistance                 :           U_BC = 2 V

                        Tension aux bornes de l‘ensemble (L+R)         :           U_AC = 6 V

                        Tension aux bornes du générateur                    :           U_PN = 6 V

On constate que :  U_AB + U_BC = U_PN

* La loi des tensions : La tension aux bornes d’un ensemble de dipôles montés en série est égale à la somme des tensions aux bornes de chacun des dipôles : On dit qu’il y a additivité des tensions.

Remarque : Si les deux dipôles sont identiques alors on a : U_AB = U_BC = U_AC / 2

* Application numérique :

Quelle est la valeur de la tension aux bornes de la résistance ?

U_R = 12 + (6 - 4) = 12 – 10 = 2 V

Quelle est la valeur de la tension aux bornes de la pile ?

U_géné = 6 + 3 + 7 + 8 = 24 V

b) Dans un circuit en dérivation :

* Montage :

* Mesure : Mesurer la tension aux bornes de chaque dipôle, puis la tension aux bornes du générateur.

                        Tension aux bornes de la lampe                       :           U_AB = 6 V

                        Tension aux bornes du moteur                         :           U_CD = 6 V

                        Tension aux bornes du générateur                    :           U_PN = 6 V

On constate que :  U_AB = U_CD = U_PN

* La loi des tensions : La tension est la même aux bornes d’un ensemble de dipôles montés en dérivation. On dit qu’il y a unicité de la tension.

c) Montage mixte :

* Montage : on utilise un générateur 12 V et toutes les lampes sont identiques :

* Mesure :

            Tension aux bornes de la lampe L1                  :           U_L1 = 4 V

            Tension aux bornes de la lampe L2                  :           U_L2 = 4 V

            Tension aux bornes de la lampe L3                  :           U_L3 = 4 V

            Tension aux bornes de la lampe L4                  :           U_L4 = 6 V

            Tension aux bornes de la lampe L5                  :           U_L5 = 6 V

            Tension aux bornes de la lampe L6                  :           U_L6 = 12 V

            Tension aux bornes du générateur                    :           U = 12 V

IV°) Bilan :