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On ne sait jamais ce qu'il y a dans la tête d'un enfant mis à part ce que nous y avons mis.
   Jean Pourtalé

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Electricité - Chapitre 3 : La tension



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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 UAB (A et B étant l'entrée et la sortie de l'appareil).

La tension vient d'un physicien qui a travaillé sur l'électricité : Alessandro Volta (1745 - 1821)


L’unité de la tension est le Volt (V).

On a alors le tableau de conversion ci-contre :

MV

.

.

kV

.

.

V

.

.

mV

.

.

µV

           

1

0

0

0

     
           

1

0

0

0

0

0

0

     

0,

0

0

1

           

0,

0

0

0

0

0

1

           

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 :
 


a) généralités :

L’appareil de mesure : le voltmètre

  Schématisation :



b) La méthode :


Le voltmètre doit être branché en dérivation aux bornes de l’appareil dont on veut connaître la tension : le courant entre dans le voltmètre par la borne V et ressort par la borne COM.

On règle le voltmètre sur le calibre le plus grand puis on diminue le calibre tant que la mesure le permet.


 

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

Le montage :


Le schéma du montage :

4_chap3_6.jpg

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

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


Le montage
 :


Le schéma du montage :

4_chap3_5.jpg

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

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


Le montage :

Le schéma du circuit :

4_chap3_7.jpg

Dipôle

Circuit OUVERT

Circuit FERME

Observation

Générateur

UPN = 6V

UPN =6V

La tension aux bornes du générateur n’est jamais nulle et toujours constante.

Lampe

UDC = 0V

UDC = 6V

Lorsque l’interrupteur est ouvert la tension aux bornes d'un récepteur est toujours nulle.

Fil de connexion

UBD = 0V

UBD = 0V

La tension aux bornes d'un fil de connexion est toujours nulle (ou négligeable).

Interrupteur

UAB = 6V

UAB = 0V

La tension aux bornes d’un interrupteur ouvert n’est pas nulle et est égale à celle du générateur.

Remarque :

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 dans les circuits en série :


a) Expériences :

Montage :

4_chap3_4.jpg

b) Mesures :

On mesurer la tension aux bornes de la lampe L, de la résistance R, et du générateur.

                        Tension aux bornes de la lampe                         :           UAB = 4 V

                        Tension aux bornes de la résistance                 :           UBC = 2 V

                        Tension aux bornes du générateur                     :           UPN = 6 V

 

c) conclusion :


On constate que :  UAB + UBC = UPN

Loi des tensions dans un circuit en série :

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.


ou alors


La tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs :
on dit qu’il y a additivité des tensions.

Remarque : Si les deux lampes sont identiques alors on a :


4_chap3_3.jpg

On a donc :  UPN = UAC
                      
UAB = UBC = UAC / 2
 

IV°) Loi des tensions dans les circuits en dérivation :


a) Expérience :

Montage :

4_chap3_2.jpg

b) mesure :

On mesure la tension aux bornes de la lampe L, de la résistance R et du générateur :

                        Tension aux bornes de la lampe                       :           UAB = 6 V

                        Tension aux bornes de la résistance                :           UCD = 6 V

                        Tension aux bornes du générateur                   :           UPN = 6 V

c) conclusion :

On constate que
 :  UAB = UCD = UPN

La loi des tensions dans les circuits en dérivation :

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.


ou alors


La tension aux bornes de la branche principale est égale à la tension aux bornes de chaque branche dérivée.
On dit qu’il y a unicité de la tension.



d) Montage mixte :


On peut aussi réaliser des circuits mixtes, c'est à dire des circuits où une partie des dipôles sont en série et une autre partie en dérivation.

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

4_chap3_1.jpg

Mesure :

            UPN = ? V

            UAB = ? V

           UBC = 4 V

            UCD = 3 V

            UEF = ? V

            UFG = 7 V

            UHJ = 12 V
 

V°) Bilan :


Bilan sur les mesures électriques

L’intensité (A).

Elle se mesure avec un ampèremètre monté en série.

La tension (V).

Elle se mesure avec un voltmètre monté en dérivation (parallèle).

Circuit en série.

Un seul courant traverse tous les appareils les uns à la suite des autres.

IG = I1 = I2

(A) (A) (A)

L’intensité est la même à chaque endroit du circuit.

UG = U1 + U2

(V)   (V)   (V)

On ajoute la tension des lampes pour obtenir la tension du générateur.

Circuit en dérivation (parallèle).

Chaque branche en dérivation possède son propre courant.

IG = I1 + I2

(A) (A) (A)

On ajoute l’intensité des lampes pour obtenir l’intensité du générateur.

UG = U1 = U2

(V)   (V)   (V)

La tension est la même aux bornes de chacune des branches.

 . 

Bilan des chapitres sur l'intensité et la tension (chap. 2 et 3)

  • Dans un montage en série, il y a unicité de l'intensité et additivité des tensions.
  • Dans un montage en dérivation, il y a unicité de la tension et aditivité des intenstés.


VI°) Adapter les tensions :


a) Expérience :

On branche trois piles plates en série et on mesure la tension aux bornes de l’ensemble. (Attention la borne + de la première pile devra être relié à la borne – de l’autre pile).

 

 

Observations : UAB = UP1 + UP2 + UP3 = 4,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V


b) Conclusion :

Lorsqu’on associe des générateurs en série et en concordance (le pôle + de l’une est relié au pôle – de l’autre), leurs tensions s’ajoutent.

Remarque :
 

Si par erreur on inverse le branchement d’une pile (le pôle + de l’une est relié au pôle + de l’autre), elle est alors dite montée en opposition. Sa tension se retranche à l’autre.

Ici, on a : UAB = UP1 - UP2 = 1,5 – 1,5 = 0 V

Application : Pour placer les piles dans un appareil électrique, il faut veiller au sens de branchement  

c) Application :


1) Constitution d’une pile plate : 

2) La lampe torche : 

 



Date de création : 20/07/2009 @ 19:35
Dernière modification : 14/08/2009 @ 18:33
Catégorie : Electricité
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