Chute de Tension dans un Circuit en Série
Comprendre la Chute de Tension en série
Lorsqu'un courant électrique traverse une résistance, une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur. Cette "perte" d'énergie se manifeste par une différence de potentiel, ou chute de tension, aux bornes de la résistance. Dans un circuit série, la tension fournie par la source se répartit entre les différents composants du circuit. La somme des chutes de tension aux bornes de chaque résistance est égale à la tension totale de la source, conformément à la loi des mailles de Kirchhoff. Le calcul de ces chutes de tension individuelles est essentiel pour comprendre comment la tension est distribuée dans un circuit.
Données de l'étude
- Tension de la source : \(V_{\text{source}} = 18 \, \text{V}\)
- Résistance \(R_1\) : \(10 \, \Omega\)
- Résistance \(R_2\) : \(20 \, \Omega\)
- Résistance \(R_3\) : \(30 \, \Omega\)
Schéma : Circuit Série avec Trois Résistances
Circuit série avec trois résistances.
Questions à traiter
- Calculer la résistance totale équivalente (\(R_{\text{total}}\)) du circuit.
- Calculer le courant total (\(I\)) circulant dans le circuit.
- Calculer la chute de tension (\(V_1\)) aux bornes de la résistance \(R_1\).
- Calculer la chute de tension (\(V_2\)) aux bornes de la résistance \(R_2\).
- Calculer la chute de tension (\(V_3\)) aux bornes de la résistance \(R_3\).
- Vérifier la loi des mailles de Kirchhoff (la somme des chutes de tension doit être égale à la tension de la source).
Correction : Chute de Tension dans un Circuit en Série
Question 1 : Résistance totale équivalente (\(R_{\text{total}}\))
Principe :
Dans un circuit série, la résistance totale équivalente est la somme des résistances individuelles.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(R_1 = 10 \, \Omega\)
- \(R_2 = 20 \, \Omega\)
- \(R_3 = 30 \, \Omega\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 1 : Si on ajoute une quatrième résistance de \(40 \, \Omega\) en série dans ce circuit, la nouvelle résistance totale sera :
Question 2 : Courant total (\(I\)) circulant dans le circuit
Principe :
Le courant total \(I\) dans un circuit série est le même à travers tous les composants. Il est calculé en utilisant la loi d'Ohm avec la tension totale de la source et la résistance totale équivalente : \(I = \frac{V_{\text{source}}}{R_{\text{total}}}\).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(V_{\text{source}} = 18 \, \text{V}\)
- \(R_{\text{total}} = 60 \, \Omega\)
Calcul :
Question 3 : Chute de tension (\(V_1\)) aux bornes de \(R_1\)
Principe :
La chute de tension aux bornes d'une résistance est donnée par la loi d'Ohm : \(V = RI\). Pour \(R_1\), la chute de tension \(V_1\) est \(R_1 \times I\).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(R_1 = 10 \, \Omega\)
- \(I = 0.3 \, \text{A}\)
Calcul :
Question 4 : Chute de tension (\(V_2\)) aux bornes de \(R_2\)
Principe :
De même, la chute de tension \(V_2\) aux bornes de \(R_2\) est \(R_2 \times I\).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(R_2 = 20 \, \Omega\)
- \(I = 0.3 \, \text{A}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 2 : Dans un circuit série, si une résistance a une valeur plus élevée qu'une autre, la chute de tension à ses bornes sera (pour le même courant) :
Question 5 : Chute de tension (\(V_3\)) aux bornes de \(R_3\)
Principe :
La chute de tension \(V_3\) aux bornes de \(R_3\) est \(R_3 \times I\).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(R_3 = 30 \, \Omega\)
- \(I = 0.3 \, \text{A}\)
Calcul :
Question 6 : Vérification de la loi des mailles de Kirchhoff
Principe :
La loi des mailles de Kirchhoff stipule que la somme algébrique des tensions dans une boucle fermée est nulle. Dans ce circuit série, cela signifie que la somme des chutes de tension aux bornes des résistances doit être égale à la tension de la source : \(V_{\text{source}} = V_1 + V_2 + V_3\).
Formule(s) utilisée(s) :
Données calculées :
- \(V_{\text{source}} = 18 \, \text{V}\)
- \(V_1 = 3 \, \text{V}\)
- \(V_2 = 6 \, \text{V}\)
- \(V_3 = 9 \, \text{V}\)
Vérification :
Comparaison avec \(V_{\text{source}}\) :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Dans un circuit série, le courant est :
2. La "chute de tension" aux bornes d'une résistance signifie :
3. Selon la loi des mailles de Kirchhoff, dans un circuit série simple avec une source et des résistances :
Glossaire
- Chute de Tension (ou Différence de Potentiel)
- Diminution du potentiel électrique lorsqu'un courant traverse un composant résistif. Elle est calculée par \(V = RI\) (Loi d'Ohm) et mesurée en Volts (V).
- Circuit en Série
- Configuration de circuit où les composants sont connectés les uns à la suite des autres, de sorte que le même courant les traverse tous.
- Loi d'Ohm
- Principe fondamental stipulant que la tension (\(V\)) aux bornes d'un conducteur est directement proportionnelle au courant (\(I\)) qui le traverse, la constante de proportionnalité étant la résistance (\(R\)) : \(V = RI\).
- Loi des Mailles de Kirchhoff (KVL)
- La somme algébrique des différences de potentiel (tensions) dans toute boucle fermée (maille) d'un circuit est égale à zéro. Cela implique que la tension fournie par la source est égale à la somme des chutes de tension dans un circuit série simple.
- Résistance Équivalente en Série
- La résistance totale d'un ensemble de résistances en série est la somme de leurs résistances individuelles : \(R_{\text{total}} = R_1 + R_2 + ... + R_n\).
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