Courant : Circuits Série et Parallèle Guide

Aperçu

Le flux de charge électrique suit des lois de conservation strictes. Dans un circuit en série, le courant n'a qu'un seul chemin ; dans un circuit en parallèle, le courant se divise en plusieurs chemins. Cette expérience vous aidera à découvrir les règles du courant dans les circuits en série et en parallèle grâce à une simulation en temps réel et à la comparaison de données.

Contexte

• Pile voltaïque : En 1800, Volta a inventé la batterie, rendant possible l'étude des courants électriques constants.
• Lois de Kirchhoff : En 1845, Gustav Kirchhoff a proposé des lois de circuits qui décrivaient rigoureusement les relations de conservation des courants de nœud et des tensions de boucle.
• Ère de l'électrification : Edison a initialement promu les réseaux à courant continu (CC) (se concentrant sur les charges parallèles), tandis que Tesla a promu le courant alternatif (CA), jetant finalement les bases des systèmes électriques modernes.

Concepts clés

Formules et dérivation

Étapes de l'expérience

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   Observer le courant en série

   Sélectionnez "Circuit en série" dans le panneau de contrôle. Réglez $R_1=10\Omega$, $R_2=20\Omega$, et fermez l'interrupteur. Observez les lectures des ampèremètres $I$, $I_1$ et $I_2$. Les courants sont-ils exactement les mêmes, même si les résistances sont différentes ?
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   Passer au circuit en parallèle

   Passez le circuit en "Circuit en parallèle". Observez comment le courant se divise dans le schéma du circuit. Quelle est la relation entre le courant principal et les courants de branche ?
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   Explorer la division du courant en parallèle

   En mode parallèle, maintenez $R_1=10\Omega$ constant et essayez d'augmenter la résistance de $R_2$. Observez les changements dans $I_1$ et $I_2$. Plus la résistance de la branche est grande, ____ le courant qu'elle reçoit ?
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   Vérifier la formule du courant total

   Enregistrez les lectures de $I_1$ et $I_2$ à un moment donné et calculez si leur somme est égale au courant total $I_{total}$. Essayez de changer la tension de l'alimentation pour voir si cette règle tient toujours.

Objectifs d'apprentissage

• Apprendre à distinguer les caractéristiques structurelles des circuits en série et en parallèle.
• Vérifier expérimentalement la règle selon laquelle le courant est le même partout dans un circuit en série.
• Vérifier expérimentalement la règle selon laquelle le courant principal est égal à la somme des courants de branche dans un circuit en parallèle.
• Comprendre l'effet de la résistance sur la division du courant dans les circuits en parallèle : une résistance plus grande conduit à un courant plus faible.

Applications réelles

• Circuits domestiques : Les prises et les lumières sont généralement connectées en parallèle, garantissant que si une lumière tombe en panne, les autres restent allumées, et chaque appareil peut tirer du courant de l'alimentation principale.
• Lumières décoratives : Les anciennes guirlandes lumineuses utilisaient des connexions en série, de sorte que si une ampoule tombait en panne, toute la guirlande s'éteignait.
• Tableau de bord de voiture : Divers capteurs et indicateurs sont connectés en parallèle afin qu'ils n'interfèrent pas les uns avec les autres.

Idées reçues

Lectures complémentaires

• Wikipedia - Circuits en série et en parallèle