Physique-Chimie · 2ème année collège
La tension électrique
La grandeur qui met le courant en mouvement, et les deux lois croisées à ne jamais confondre.
01 Ce que mesure la tension
Définition
La tension traduit la différence d'état électrique entre deux points d'un circuit. Elle se note U et s'exprime en volts (V).
La différence essentielle avec l'intensité. L'intensité se mesure en un point, elle traverse. La tension se mesure entre deux points, elle ne traverse rien. On écrit UAB : la tension entre A et B. Dire « la tension qui passe dans la lampe » n'a aucun sens.
Reprenons le tuyau. L'intensité est le débit d'eau ; la tension est la différence de hauteur qui met l'eau en mouvement. Sans dénivelé, pas d'écoulement : sans tension, pas de courant.
02 Mesurer avec le voltmètre
Règle de branchement
Le voltmètre se branche en dérivation, c'est-à-dire aux bornes du composant dont on veut mesurer la tension. Le circuit n'a pas besoin d'être ouvert.
| Ampèremètre | Voltmètre | |
|---|---|---|
| Grandeur | Intensité I, en ampères | Tension U, en volts |
| Branchement | En série | En dérivation |
| Circuit à ouvrir ? | Oui | Non |
Ce tableau résume à lui seul les deux chapitres. Si tu ne dois retenir qu'une chose de la partie électricité, c'est celle-là.
03 La tension dans un circuit en série
Loi d'additivité des tensions
Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque récepteur.
U = U₁ + U₂ + U₃
Exemple
Une pile de 4,5 V alimente deux lampes en série. La première reçoit 2 V.
U = U₁ + U₂4,5 = 2 + U₂
U₂ = 2,5 V
C'est pourquoi deux lampes en série brillent faiblement : chacune ne reçoit qu'une part de la tension totale.
04 La tension dans un circuit en dérivation
Loi d'unicité des tensions
Dans un circuit en dérivation, les composants branchés entre les deux mêmes nœuds ont tous la même tension à leurs bornes.
U = U₁ = U₂
Chaque lampe reçoit la tension complète du générateur : elle brille normalement, quel que soit le nombre de lampes ajoutées. C'est la raison pour laquelle toutes les installations domestiques sont câblées en dérivation — et pourquoi éteindre une lampe du salon n'éteint pas la cuisine.
Le tableau qu'il faut savoir reconstituer
| Intensité | Tension | |
|---|---|---|
| En série | La même partout | Elle s'additionne |
| En dérivation | Elle s'additionne | La même partout |
Les deux lois sont croisées : ce qui se conserve pour l'une s'additionne pour l'autre.
À toi. Une pile de 6 V alimente trois lampes identiques montées en série. Quelle tension reçoit chacune ?
Les lampes étant identiques, elles se partagent également la tension.
U₁ = U₂ = U₃ = 6 ÷ 3 = 2 VVérification : 2 + 2 + 2 = 6 V. En dérivation, chacune aurait reçu 6 V.
✓ L'essentiel
- Tension
- Différence d'état électrique entre deux points. Notée U, en volts (V).
- Voltmètre
- Se branche en dérivation, aux bornes du composant, sans ouvrir le circuit.
- En série
- Les tensions s'additionnent : U = U₁ + U₂.
- En dérivation
- Les tensions sont égales : U = U₁ = U₂.
Les erreurs à éviter
- Dire que la tension « passe » ou « traverse » : elle existe entre deux points.
- Brancher le voltmètre en série.
- Mélanger les deux lois : en série les tensions s'ajoutent, en dérivation ce sont les intensités.