Éclairage d'escalier en va-et-vient
Programmes : KS3, Sek I, cycle 4
Objectif¶
Comprendre le fonctionnement d’un circuit dans lequel une ampoule peut être allumée et éteinte depuis deux endroits, comme l’éclairage d’un escalier ou d’un long couloir.
Le montage¶
Une source de 4,5 V, deux commutateurs et une ampoule de 4,5 V / 1 W. La borne positive de la source est reliée à la borne commune du premier commutateur, et la borne commune du second à l’ampoule. Les bornes « 1 » et « 2 » des commutateurs sont reliées en croix par deux fils jaunes : le « 1 » du premier au « 2 » du second, le « 2 » du premier au « 1 » du second. Le second commutateur est monté à l’envers. Les deux lames sont sur le contact « 1 », l’ampoule est éteinte.
Protocole¶
- Basculez la lame du premier commutateur sur l’autre contact : faites glisser la poignée ou choisissez la position dans le panneau des paramètres.
- Basculez la lame du second commutateur.
- Basculez de nouveau la lame du premier, puis celle du second. Après chaque étape, notez si l’ampoule est allumée.
- Suivez le trajet du courant le long des fils pour chaque position des lames.
Résultat attendu
L’ampoule est allumée lorsque les lames sont sur des contacts de numéros différents, et s’éteint lorsque les numéros sont identiques. Chaque basculement de l’une ou l’autre lame change l’état de l’ampoule.
| Premier | Second | Ampoule |
|---|---|---|
| 1 | 1 | éteinte |
| 2 | 1 | allumée |
| 2 | 2 | éteinte |
| 1 | 2 | allumée |
Questions¶
- Pourquoi des interrupteurs ordinaires à deux bornes ne conviennent-ils pas pour un tel circuit ?
- Pourquoi l’ampoule s’éteint-elle lorsque les deux lames sont sur des contacts de même numéro ?
- Que se passe-t-il si l’on intervertit les fils jaunes sur l’un des commutateurs ?
Réponses
- Un interrupteur ordinaire ne peut qu’établir ou couper la liaison sur un seul fil. Deux interrupteurs en série n’allument l’ampoule que si les deux sont fermés, et deux en dérivation l’allument dès que l’un d’eux est fermé, si bien que dans certaines positions un interrupteur ne peut pas changer ce que l’autre a imposé. Un commutateur fait passer le courant d’un fil jaune à l’autre, ce qui permet à chaque commutateur d’allumer comme d’éteindre l’ampoule.
- Les fils jaunes se croisent, si bien que le contact « 1 » d’un commutateur est relié au contact « 2 » de l’autre. Avec les deux lames sur « 1 », le courant va de la première lame, par un fil jaune, jusqu’au contact « 2 » du second commutateur, où il n’y a pas de lame, et le circuit est ouvert ; avec les deux lames sur « 2 », il se passe la même chose par l’autre fil.
- Les fils relient alors des contacts de même numéro, « 1 » à « 1 » et « 2 » à « 2 ». Le tableau s’inverse : l’ampoule est allumée quand les numéros sont identiques et éteinte quand ils diffèrent, et chaque basculement l’allume ou l’éteint toujours.