Circuit en série

Programmes : KS3, GCSE (Resistance), cycle 4, Sek I, AP2, IB B.5

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Objectif

Vérifier que, dans un circuit en série, l’intensité est la même partout et que les tensions aux bornes des différentes parties ainsi que les résistances s’additionnent.

Le montage

Une source de 9 V, un ampèremètre et des résistances de 100 Ω, 220 Ω et 470 Ω branchés en série. Au-dessus de chaque résistance se trouve son propre voltmètre.

Protocole

1. Notez les indications de l’ampèremètre et des trois voltmètres.
2. Additionnez les tensions aux bornes des résistances et comparez la somme à la tension de la source.
3. Pour chaque résistance, calculez l’intensité \(I = U / R\) et comparez-la à l’indication de l’ampèremètre.
4. Calculez la résistance totale \(R = (U_1 + U_2 + U_3) / I\) et comparez-la à la somme \(R_1 + R_2 + R_3\).
5. Réduisez la tension de la source à 4,5 V et recommencez.

Résultat attendu

L’intensité est d’environ 11,4 mA. Les tensions valent 1,14 V, 2,50 V et 5,35 V ; leur somme est d’environ 8,99 V — presque toute la tension de la source. \(U / R\) donne la même valeur, 11,4 mA, pour les trois résistances. La résistance totale vaut 8,99 V / 11,4 mA ≈ 790 Ω — la somme 100 + 220 + 470 Ω. Les tensions se répartissent proportionnellement aux résistances. À 4,5 V, les tensions et l’intensité sont deux fois plus faibles, tandis que leurs rapports et la résistance totale restent les mêmes.

Questions

1. Quelle résistance a la plus grande tension à ses bornes, et pourquoi ?
2. Quelle est la résistance totale de deux résistances de 100 Ω branchées en série ?

Réponses

1. La résistance de 470 Ω, environ 5,35 V. Un courant de même intensité, environ 11,4 mA, traverse les trois résistances, donc d’après \(U = I \cdot R\) la tension est la plus grande aux bornes de la plus grande résistance.
2. En série, les résistances s’additionnent : \(R = R_1 + R_2\) = 100 + 100 = 200 Ω.