Cours de physique-chimie en 3e France – Circuit en série : place et nombre de dipôles. En physique-chimie, le programme du cours de collège permet d’entrer dans une relation scientifique avec les phénomènes naturels, le monde vivant, et les techniques. Cette posture scientifique est faite d’attitudes (curiosité, ouverture d’esprit, remise en question de son idée, exploitation positive des erreurs, etc.) et de capacités (observer, expérimenter, mesurer, raisonner, modéliser, etc.).
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Circuit en série : place et nombre de dipôles
Objectif
Les circuits en série sont des associations de dipôles reliés entre eux.
Le fonctionnement de ces dipôles est-il modifié lorsque leur place au sein du circuit en série est changée ? Ajouter ou retirer un dipôle d’un circuit en série affecte-t-il les autres dipôles ?
1. Influence de l’emplacement des dipôles dans un circuit en série
• Expérience
On réalise le circuit en série 1 constitué d’une pile, d’une lampe, d’un interrupteur et d’un moteur.
L’ordre de branchement de la lampe, du moteur et de l’interrupteur est ensuite changé afin d’obtenir le circuit 2.
Doc.1. Schéma des circuits de l’expérience.
• Observations
Dans le circuit n°2 :
– la lampe brille toujours avec le même éclat ;
– le moteur tourne à la même vitesse et dans le même sens ;
– l’interrupteur commande toujours le fonctionnement du circuit.
• Conclusion
L’ordre de connexion de la lampe, du moteur et de l’interrupteur est modifié mais ils fonctionnent toujours de la même manière.
Changer l’emplacement d’un dipôle dans un circuit en série ne modifie pas le fonctionnement des dipôles de ce circuit.
2. Influence du nombre de dipôles dans un circuit en série
a. Ajout de fils de connexion et d’interrupteurs dans un circuit en série
• Expérience
On réalise le circuit en série 1 constitué d’une pile et d’une lampe.
Le circuit 2 est obtenu en ajoutant au circuit 1 un interrupteur ainsi qu’un fil de connexion afin de le relier aux autres dipôles.
Doc.2. Schéma des circuits de l’expérience.
• Observation
L’éclat de la lampe est le même dans les deux circuits.
• Conclusion
L’ajout d’un interrupteur et d’un fil de connexion n’a pas modifié le fonctionnement de la lampe : son éclat reste le même.
L’ajout d’interrupteurs ou de fils de connexion dans un circuit en série ne modifie pas le fonctionnement des dipôles de ce circuit.
Remarque : réciproquement, retirer des fils de connexion ou des interrupteurs d’un circuit en série ne modifie pas le fonctionnement des dipôles de ce circuit.
b. Ajout de récepteurs autres que des interrupteurs et des fils de connexion
• Expérience
On réalise le circuit en série 1 constitué d’une pile et d’une lampe L1.
Au circuit 1, on ajoute une deuxième lampe L2 afin d’obtenir le circuit 2.
Au circuit 2, on ajoute un moteur afin d’obtenir le circuit 3.
Doc.3. Schéma des circuits de l’expérience.
• Observations
L’éclat de la lampe L1 est plus faible dans le circuit 2 que dans le circuit 1 et il s’affaiblit encore dans le circuit 3. L’éclat de la lampe L2 est plus faible dans le circuit 3 que dans le circuit 2.
• Conclusion
L’ajout d’une lampe ou d’un moteur en série provoque un affaiblissement de l’éclat des lampes présentes dans le circuit initial.
Ajouter, dans un circuit en série, des dipôles récepteurs (autres qu’interrupteur ou fil de connexion) provoque un affaiblissement de l’éclat des lampes présentes dans ce circuit. Plus on ajoute de récepteurs et plus l’éclat des lampes s’affaiblit.
Remarque : réciproquement, retirer des récepteurs (autres qu’interrupteur ou fil de connexion) d’un circuit en série contenant des lampes modifie l’éclat de ces lampes qui devient plus fort. Plus on retire de récepteurs, plus l’éclat des lampes augmente.
L’essentiel
Dans un circuit en série, l’ordre des dipôles n’a pas d’importance : le fonctionnement des dipôles reste le même quelque soit leur emplacement dans le circuit.
L’ajout de récepteurs (autres que des fils de connexion ou des interrupteurs), dans un circuit en série, provoque un affaiblissement de l’éclat des lampes présentes dans le circuit.
Inversement, le retrait de récepteurs (autres que des fils de connexion ou des interrupteurs), dans circuit en série, provoque une augmentation de l’éclat des lampes présentes dans le circuit.
