Rappel des caractéristiques électriques des circuits série (1)
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Vous avez déjà étudié les caractéristiques électriques des circuits série. Voici néanmoins un court rappel sur le comportement des principaux paramètres électriques dans ce type de circuit.
• Résistance
Dans un circuit série, la résistance équivalente (Req) est égale à la somme de chacune des résistances formant le circuit :
Req = R1 + R2 + R3… + Rn
• Courant
Dans un circuit série, le courant est identique en tous points du circuit, car il n'existe qu'un seul chemin pour la circulation des électrons :
It = I1 = I2 = I3… = In
Pour cette raison, dans les circuits série, on ne parle pas de It, I1, etc. mais tout simplement de I.
• Tension
Dans un circuit série, la somme des chutes de tension est égale à la tension de la source :
U = V1 + V2 + V3… + Vn
La première loi de Kirchhoff, en relation avec les tensions, démontre cette affirmation.
• Maille
Une maille constitue un chemin fermé dans un circuit électrique.
Sur la figure présentée plus loin, le chemin parcouru en partant de a, en suivant b, c, d et retour en a constitue une maille. En fait ce circuit est constitué d'une seule maille, mais en réalité les circuits électriques sont constitués d'un grand nombre de mailles.
On choisit un point de départ et un sens de parcours arbitraire pour la maille. La loi des mailles ou 1ère loi de Kirchhoff dit que la somme algébrique des tensions rencontrées en décrivant la maille dans le sens choisi est nulle.
Convention : si la flèche d'une tension rencontrée est dans le sens du parcours, la tension est positive, sinon elle est négative.
La figure suivante montre cette situation. Si l'on complète la maille à partir du point a et que l'on se déplace dans le sens horaire, on obtient les tensions suivantes :
- V1 - V2 - V3 + U = 0 V
- 2 V - 5 V - 3 V + 10 V = 0 V
Première loi de Kirchhoff :
Cette loi permet de calculer rapidement la tension aux bornes d'une résistance d'un circuit série. Voici un exemple illustrant la manière de procéder.
Problème: quelle sera la tension (V1) aux bornes de la résistance du circuit montré à la figure ci-dessous ?
Application de la première loi de Kirchhoff :
Appliquons la boucle des tensions, conformément à la première loi de Kirchhoff :
U2 - U3 - V1 + U4 + U1 = 0 ;
V1 = + U2 + U4 + U1 - U3 ;
V1 = + 1,5 V + 1,5 V + 1,5 V - 1,5 V ;
V1 = 3 V.
On obtiendrait le même résultat en partant de n'importe quel point du circuit.
La tension aux bornes de la résistance du circuit est donc égale à 3 V.
Comme vous l'avez vu précédemment, la puissance dissipée par la résistance provient de la source.
Dans un circuit série, la puissance totale fournie par la source est égale à la somme des puissances dissipées par chacune des résistances :
Pt = P1 + P2 + P3… + Pn.
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