4e – 1 – Tension électrique

1.1. Mesurer une tension

On a vu en classe de 5^ème qu’un générateur est caractérisé par la valeur de la tension entre ses deux bornes. Cette tension s’exprime en Volt (V).

Lorsqu’une pile est introduite dans un circuit électrique, la tension entre ses deux bornes établit un courant électrique dans le circuit fermé.

La tension entre deux points d’un circuit se mesure à l’aide d’un voltmètre et se note U.

Le voltmètre mesure la différence de niveau électrique existant entre deux points d’un circuit : il est placé en dérivation entre ces deux points.

Le voltmètre est l’une des fonctions d’un multimètre. Il faut respecter les polaritées et le type de courant sur l’appareil.

La mesure peut se faire directement sur l’écran avec un voltmètre numérique, mais doit être interprétée avec un voltmètre à aiguille (pour lequel il faut être particulièrement vigilant avec les polaritées).

1.2. Tension d’un dipôle

Tout composant électrique comportant deux bornes est un dipôle.

Tension aux bornes d’un générateur

Nous constatons qu’en circuit ouvert, la tension aux bornes d’une pile n’est pas nulle.

Nous constatons que la tension aux bornes de la pile est plus grande en circuit ouvert qu’en circuit fermé.

Si nous montons plusieurs piles en série (en branchant chaque borne – à la borne + de la pile suivante), la tension totale est égale à la somme des tensions de chaque pile.

Tension aux bornes des autres dipôles

On remarque que pour tous les dipôles qui ne sont pas des générateurs, la tension à leurs bornes est nulle en dehors d’un circuit électrique.

En circuit ouvert, la tension aux bornes de chaque dipôle du circuit est nulle, mais la tension aux bornes de l’interrupteur est égale à la tension aux bornes du générateur, alors qu’aucun courant ne circule dans le circuit :

il peut y avoir une tension entre deux points entre lesquels ne passe aucun courant.

Si on mesure la tension aux bornes d’un  fil de connexion en circuit ouverte et fermé, on constate qu’elle est toujours nulle : il peut y avoir une tension nulle aux bornes d’un élément dans lequel passe du courant !

En circuit fermé, la tension aux bornes d’un dipôle peut varier en fonction du type de circuit et du générateur. Mais pour un même circuit, la tension d’un dipôle ne dépend pas de la place occupée par ce dipôle.

1.3. Adapter une lampe à une pile

Il n’y a pas que les piles qui portent une indication de tension électrique, les dipôles comme les lampes ont également une indication de ce type.

On constate que la lampe n’éclaire correctement que lorsque la tension de la pile est proche de la valeur indiquée sur la lampe : c’est sa tension nominale.

Si une lampe est alimentée avec une tension trop faible, elle est en sous-tension. Inversement, si elle est alimentée par une tension trop forte, elle est en surtension et risque d’être détruite.

1.4. Circuit en série

Nous remarquons que U_gén = U_{lampe 1} + U_{lampe 2}

Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur en circuit fermé est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs.

1.5. Circuits en dérivation

Les indications portées sur les voltmètres sont sensiblement les mêmes.

Si des dipôles sont montés en dérivation, la tension aux bornes de chacun d’eux est la même et de plus égale à la tension aux bornes du générateur.

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