Physique-Chimie · 3e · Les circuits électriques
La tension électrique
Ce que mesure un voltmètre.
En bref
La tension électrique entre deux points traduit la différence d'état électrique entre eux.
La tension électrique entre deux points traduit la différence d'état électrique entre eux. On la note U, en volts.
L'instrument
Le voltmètre se branche en dérivation, aux bornes du dipôle — jamais en série.
| La borne du voltmètre | Où la placer |
|---|---|
| V | Vers la borne + du dipôle |
| COM | Vers l'autre |
Un branchement inversé affiche une valeur négative : le circuit ne risque rien, seul le signe change.
La méthode de mesure :
- Choisir le mode « V » continu (ou alternatif) du multimètre.
- Commencer par le plus grand calibre, puis descendre jusqu'au plus petit calibre supérieur à la valeur mesurée.
- Relier V et COM aux deux bornes du dipôle, sans ouvrir le circuit.
- Lire la valeur et noter l'unité.
Les valeurs usuelles
| La source | Sa tension |
|---|---|
| Pile bâton | 1,5 V |
| Pile plate | 4,5 V |
| Pile 9 V | 9 V |
| Batterie de voiture | 12 V |
| Secteur domestique | 230 V — mortel |
| Seuil de sécurité | Environ 25 V |
Les lois de la tension
| Le montage | La loi |
|---|---|
| En série | Les tensions s'additionnent : U générateur = U₁ + U₂ + … |
| En dérivation | Les tensions sont égales dans toutes les branches |
Exemple résolu
Une pile de 6,0 V alimente en série une lampe et un moteur. Le voltmètre indique 3,8 V aux bornes du moteur.
- Loi d'additivité : U pile = U lampe + U moteur.
- U lampe = 6,0 − 3,8 = 2,2 V.
- Si l'on ajoute une seconde lampe en dérivation sur la première, les deux lampes ont la même tension à leurs bornes.
La tension aux bornes d'un interrupteur
| Son état | La tension à ses bornes |
|---|---|
| Fermé | ≈ 0 V : il ne consomme rien |
| Ouvert | Toute la tension du générateur |
Une tension existe même sans courant : une pile posée sur la table a bien 1,5 V à ses bornes, sans qu'aucun électron ne circule.
Continu et alternatif
| Le type | Son symbole | Son comportement |
|---|---|---|
| Continu | = | Constante dans le temps ; c'est la pile |
| Alternatif | ~ | En France, 50 périodes par seconde (50 Hz) : elle change de signe 100 fois par seconde |
L'oscilloscope rend l'alternatif visible sous forme de sinusoïde.
La tension du secteur a une période de 1 ÷ 50 = 0,02 s, soit 20 ms. Sa valeur change en permanence ; 230 V est sa valeur efficace, celle qu'affiche un voltmètre en mode alternatif.
Les erreurs fréquentes
- Brancher le voltmètre en série : il ne mesure alors plus la tension du dipôle.
- Confondre tension (volts) et intensité (ampères).
- Croire qu'une pile « vide » de courant n'a pas de tension : une pile neuve isolée a sa tension à ses bornes.
Au brevet, on exploite souvent un schéma avec plusieurs voltmètres : applique la loi d'additivité en série et la loi d'égalité en dérivation.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Dans quelle unité se mesure la tension électrique ?
2.Comment se branche un voltmètre ?
3.Quelle est la tension du secteur domestique en France ?
4.Que deviennent les tensions dans un montage en série ?
5.Quelle est la tension aux bornes d’un interrupteur fermé ?
6.Que se passe-t-il si l’on inverse les bornes d’un voltmètre ?
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