Les circuits électriques

I. Le courant électrique

 

Le courant électrique est un déplacement de particules négatives dans les dipôles. Le dipôle est un objet électrique qui a deux pôles ou deux bornes. Le courant électrique circule à condition que le circuit soit fermé. Ce n’est pas le cas quand on a un interrupteur ouvert. S’il est ouvert, le circuit est ouvert et le courant ne peut pas circuler. Le courant électrique a un sens de déplacement du « + » vers le « – » de la pile. Si l’on change les bornes de la pile, le moteur peut tourner dans un sens ou dans l’autre. Ce courant électrique est noté I.

 

II. Schéma d’un circuit électrique

 

A. Symboles normalisés de quelques dipôles

Pile

Lampe

Résistance

Diode

DEL

Moteur

Fil

Interrupteur

ouvert

 

 

B. Schéma d’un circuit en série

Il se schématise avec des traits verticaux et horizontaux, à la règle, bien proportionné, l’ordre des dipôles n’a pas d’importance, les dipôles doivent être au milieu des traits et non sur les coins du circuit.

 

Exemple 1 : Réaliser le schéma d’un circuit qui contient une pile, une lampe, un moteur et un interrupteur ouvert.

 

 

Le schéma est bien proportionné, on a bien mis tous les dipôles, on peut changer leur ordre cela n’a pas d’importance, ils sont bien au milieu des traits et non sur les coins. Le courant peut-il passer dans ce schéma ? Non, car l’interrupteur est ouvert. Il faudrait fermer l’interrupteur et dans ce cas l’interrupteur fermé ressemble très fortement à un fil.

 

Exemple 2 : On donne le schéma suivant d’un circuit. Que contient ce circuit ?

 

 

Il y a une pile, une résistance et une DEL et des fils, bien sûr. Le courant peut-il passer ? Le courant peut être représenté par une flèche qui part du « + » et qui va vers le « – », noté I. Il passe et s’arrête au niveau de la DEL. Pourquoi est-ce que la DEL bloque le courant ? Car la DEL a un sens : un sens passant et un sens bloqué. Elle est dans le sens bloqué. L’autre sens est le sens passant.

Circuits en série, circuits en dérivation

Circuits en série, circuits en dérivation

 

I. Présentation des deux types de circuits

 

Comment allumer deux lampes avec une seule pile ? Il existe deux possibilités de circuit :

– Soit on branche les lampes l’une à la suite de l’autre, en série. On constate que le circuit ne forme qu’une seule boucle. Lorsqu’on part de la borne « + » jusqu’à la borne « – » de la pile, on a qu’une seule boucle de courant.

 

– Soit on branche les lampes l’une derrière l’autre, en dérivation. On a une lampe à la suite de la pile et une autre lampe derrière la première lampe. Le circuit forme deux boucles : une qui contient la première lampe et une qui contient la deuxième lampe.

 

II. Que se passe-t-il si un dipôle ne marche plus ?

 

Pour simuler cette situation, on peut dévisser une lampe par exemple. On simule une panne.

 

A. Dans un circuit en série

Lorsqu’une lampe est cassée, on peut considérer qu’elle va se comporter comme un interrupteur ouvert. Dans ce cas-là, on a le schéma ci-dessous qui représente le circuit dans une telle situation. On voit bien que le courant ne peut pas passer car l’interrupteur est ouvert.

 

B. Dans un circuit en dérivation

On a toujours l’interrupteur ouvert qui représente la lampe cassée et l’autre lampe qui fonctionne normalement. Le courant passe du « + » vers la lampe pour arriver au « – ». Donc, l’autre lampe va bien s’allumer. Dans un circuit en dérivation, les dipôles fonctionnent indépendamment les uns des autres. C’est important car dans les installations domestiques, on utilise les circuits en dérivation. On peut alors allumer une lampe sans devoir allumer toutes les autres ou on peut avoir une machine ou un appareil qui ne fonctionne pas et on peut quand même faire fonctionner les autres appareils de la maison.

 

III. Cas d’un court-circuit

 

Qu’est-ce qu’un court-circuit ? C’est lorsque les bornes d’un dipôle sont reliées par un fil. Dans ce cas, le courant qui est un peu paresseux, passe par le chemin le plus court donc par le fil plutôt que par le dipôle. C’est beaucoup plus facile de passer par un fil qui oppose moins de résistance électrique que de passer par un dipôle.

 

A. Circuit en série

Que se passe-t-il ? On a court-circuité la première lampe. Le courant va donc passer du « + » vers le fil plutôt que la lampe et ensuite par la deuxième lampe. La première lampe ne va pas briller et la deuxième lampe va briller.

 

B. Circuit en dérivation

Que se passe-t-il ? C’est un peu différent ici. On a court-circuité la première lampe sauf que le fil est relié aux bornes de la première lampe mais on peut dire aussi de la deuxième lampe, ce qui revient à dire que le fil est relié aux bornes de la pile. Le courant par du « + », passe par le fil et revient vers le « – » et ne passe pas par les lampes. Elles ne s’allument pas. Le problème c’est que le fil va s’échauffer assez fortement puisque le courant va passer par ce fil et donc il y a un danger, un risque d’incendie. 

 

Cela revient au même que le schéma ci-dessous :