💡 Série ou dérivation : le circuit des lampes
Pourquoi, chez toi, la télé ne s'éteint-elle pas quand une ampoule grille ? Construis ton circuit, ouvre les interrupteurs, grille les lampes sans aucun remords (elles sont virtuelles), et regarde le courant se partager… ou s'arrêter net.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Les points orange représentent le courant : ils partent de la borne + du générateur, font le tour du circuit et rentrent par la borne − (sens conventionnel). Plus l'intensité est grande, plus ils vont vite.
- En série, il n'y a qu'une boucle : la même intensité traverse toutes les lampes, et la tension du générateur se partage entre elles. Si une lampe grille, plus rien ne circule.
- En dérivation, chaque lampe a sa branche et reçoit toute la tension du générateur : les lampes brillent plus, et si l'une grille, les autres restent allumées.
- Aux nœuds, le courant se partage : l'intensité de la branche principale est la somme des intensités des branches (loi des nœuds).
- Une lampe brille d'autant plus que la puissance qu'elle reçoit, P = U × I, est grande. Au-delà de sa puissance maximale (4 W au départ, réglable), pop : elle grille.
Expériences à faire
- En série, avec deux lampes différentes, laquelle brille le plus : celle qui a la plus grande résistance ou la plus petite ? Et en dérivation ?
- En série, grille une lampe : que mesure le voltmètre branché à ses bornes ? Pourquoi toute la tension s'y retrouve-t-elle ?
- En dérivation, ouvre l'interrupteur d'une seule branche : que deviennent les autres lampes et l'intensité de la branche principale ?
- Ajoute une troisième lampe en série : la luminosité des deux premières augmente-t-elle ou diminue-t-elle ? Et en dérivation ?
- Mets tes propres lampes : une lampe « 6 V – 0,5 A » a une résistance de 12 Ω et supporte 3 W. Règle R et Pmax, puis trouve la tension qui la fait briller au maximum sans la griller.
La physique derrière l'animation
- Loi d'Ohm pour chaque lampe, modélisée ici par une résistance constante : U = R × I (en vrai, la résistance d'un filament augmente quand il chauffe).
- En série : même intensité partout, et loi des mailles UPN = U1 + U2 + U3. D'où I = E / (R1 + R2 + R3).
- En dérivation : même tension aux bornes de chaque branche (U1 = U2 = UPN), et loi des nœuds I = I1 + I2 + I3.
- Puissance reçue par une lampe : P = U × I = R × I² = U² / R. Un interrupteur fermé ou un fil ont une tension nulle à leurs bornes ; un interrupteur ouvert ou une lampe grillée ont une intensité nulle.
- Le générateur et les appareils de mesure sont supposés idéaux : l'ampèremètre se branche en série, le voltmètre en dérivation.
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