Série, dérivation : les lois en miroir
Deux montages, deux caractères. En série, promène l’ampèremètre où tu veux : il répète le MÊME nombre. En dérivation, c’est le voltmètre qui radote : la MÊME tension sur chaque branche. Et ce qui ne radote pas… s’additionne.
L'essentiel
Dans un circuit en série (une seule boucle), le courant a la même intensité partout : le même I traverse chaque dipôle. En revanche, les tensions s'additionnent : la tension de la pile est égale à la somme des tensions des lampes. Par exemple, si la pile fournit 4,5 V, deux lampes en série peuvent avoir 2,5 V et 2,0 V (car 2,5 + 2,0 = 4,5).
L'idée à retenir
EN SÉRIE (une seule boucle), l’intensité est LA MÊME en tout point : les charges défilent comme un collier de perles, sans s’accumuler ni disparaître — c’est l’unicité de l’intensité. Les tensions, elles, S’AJOUTENT : la tension de la pile est la somme des tensions aux bornes des dipôles (4,5 V = 2,5 V + 2,0 V). EN DÉRIVATION, c’est le miroir : la tension est LA MÊME aux bornes de chaque branche — celle du générateur —, et les intensités S’AJOUTENT au nœud (0,5 A = 0,3 A + 0,2 A : la loi des nœuds).
Comprendre
Un circuit en série ne forme qu'une seule boucle : le courant n'a qu'un seul chemin. Deux lois gouvernent ce type de montage. Première loi, l'unicité de l'intensité : l'intensité du courant est la même en tout point du circuit série.
Si un ampèremètre indique 0,20 A quelque part, il indiquera 0,20 A partout ailleurs sur la boucle, avant comme après chaque lampe. C'est logique : le courant n'a qu'un chemin et n'est pas consommé. Deuxième loi, l'additivité des tensions : la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque dipôle.
Par exemple, avec un générateur de 4,5 V alimentant deux lampes en série, on peut mesurer 2,5 V aux bornes de la première lampe et 2,0 V aux bornes de la seconde ; on vérifie bien 2,5 V + 2,0 V = 4,5 V. Il ne faut surtout pas inverser ces deux lois : en série, c'est l'INTENSITÉ qui est unique et ce sont les TENSIONS qui s'ajoutent. Une conséquence pratique : si on ajoute des lampes en série sur la même pile, chacune reçoit une part plus petite de la tension et elles brillent moins.
Le cours
Un montage en série est constitué d'une seule boucle : tous les dipôles sont placés les uns à la suite des autres, et le courant n'a qu'un seul chemin possible. Deux lois régissent ce montage. La première est la loi d'unicité de l'intensité : dans un circuit en série, l'intensité du courant est la même en tout point.
Où que l'on place l'ampèremètre sur la boucle, avant ou après n'importe quelle lampe, on lit la même valeur (par exemple 0,20 A partout). Cela s'explique par le fait que le courant n'a qu'un chemin et qu'il n'est pas consommé par les dipôles. La seconde est la loi d'additivité des tensions : la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des différents dipôles.
Prenons un générateur de 4,5 V qui alimente deux lampes en série : si l'on mesure 2,5 V aux bornes de la première lampe et 2,0 V aux bornes de la seconde, on retrouve bien 2,5 V + 2,0 V = 4,5 V, soit la tension du générateur. Attention à ne jamais inverser ces deux lois : en série, l'INTENSITÉ est unique (la même partout) et les TENSIONS s'additionnent. Une conséquence concrète : plus on met de lampes en série sur une même pile, plus la tension se répartit entre elles, donc chacune reçoit moins de tension et brille moins fort.
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Les erreurs fréquentes
- En série, l'intensité diminue après chaque lampe car le courant s'use.
- En série, l'intensité est LA MÊME en tout point (unicité) : le courant n'est pas usé, l'ampèremètre indique la même valeur avant et après chaque dipôle.
- En série, c'est la tension qui est la même aux bornes de chaque dipôle et l'intensité qui s'additionne.
- C'est l'inverse : en série, l'INTENSITÉ est unique (la même partout) et les TENSIONS s'AJOUTENT (U générateur = somme des tensions des dipôles).
Tu maîtrises la notion si…
- Énoncer l'unicité de l'intensité dans un circuit série : la même intensité en tout point.
- Énoncer l'additivité des tensions : la tension du générateur est la somme des tensions aux bornes des dipôles.
- Appliquer sur un exemple chiffré exact (4,5 V = 2,5 V + 2,0 V) sans inverser les deux lois.
Vérifie que tu as compris
Dans un circuit en série, que peut-on dire de l'intensité du courant en différents points ?
Réponse Elle est la même en tout point
En série, le courant n'a qu'un seul chemin et n'est pas consommé : l'intensité est la même en tout point (unicité de l'intensité). Ce sont les tensions, elles, qui s'additionnent.
Deux lampes en série sont alimentées par une pile de 4,5 V. La première lampe reçoit 2,5 V. Quelle tension reçoit la seconde ?
Réponse 2,0 V
En série, les tensions s'additionnent : U pile = U₁ + U₂, soit 4,5 V = 2,5 V + U₂. Donc U₂ = 4,5 − 2,5 = 2,0 V.
On ajoute une deuxième lampe identique en série avec la première, sur la même pile. Comment brille alors chaque lampe ?
Réponse Chaque lampe brille moins qu'avec une seule lampe
En série, la tension de la pile se répartit entre les dipôles : avec deux lampes, chacune reçoit une part plus petite de la tension, donc chacune brille moins. C'est une conséquence de l'additivité des tensions.
S'entraîner sur cette notion
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En série : la même intensité en tout point.
Regarde le collier de gauche : les perles défilent partout au même rythme et les trois ampèremètres répètent 0,25 A. Dans une boucle simple, le courant ne s’use ni ne s’accumule : l’intensité est LA MÊME en tout point.
I unique · U s’ajoutent : les deux lois du série.
Énonce-les dans l’ordre : ① l’UNICITÉ de l’intensité — en série, l’intensité est la même en tout point de la boucle ; ② l’ADDITIVITÉ des tensions — la tension du générateur est égale à la SOMME des tensions aux bornes des dipôles (4,5 V = 2,5 V + 2,0 V). Une grandeur unique, une grandeur qui s’ajoute — et en dérivation, les rôles s’échangent.
4,5 = 2,5 + U₂ → U₂ = 2,0 V.
Applique l’additivité des tensions en série : la tension de la pile est la somme des tensions aux bornes des deux lampes. Écris 4,5 = 2,5 + U₂, puis isole : U₂ = 4,5 − 2,5 = 2,0 V. (Même geste au nœud d’une dérivation : 0,5 = 0,3 + I₂ donne I₂ = 0,2 A.)
Il a récité les lois de la dérivation.
Corrige les deux affirmations : en série, c’est l’INTENSITÉ qui est la même en tout point (unicité), pas la tension ; et ce sont les TENSIONS qui s’additionnent (4,5 V = 2,5 V + 2,0 V), pas l’intensité. La phrase de l’élève décrit en réalité la dérivation, où la tension est unique sur chaque branche et où les intensités s’ajoutent au nœud.
Dans le même chapitre
Voir tout le chapitre « Intensité et tension dans un circuit » →