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Le circuit électrique : schéma, série et dérivation

L’essentiel

Un circuit électrique est une boucle fermée de conducteurs reliés à un générateur, qui permet au courant de circuler. Il comprend au moins un générateur et un récepteur, reliés par des fils. Les dipôles peuvent être montés en série, dans une seule boucle, ou en dérivation, sur plusieurs branches.

Les éléments d’un circuit électrique

Chaque élément d’un circuit électrique possède deux bornes : on l’appelle un dipôle. Le générateur fournit l’énergie électrique, les récepteurs la convertissent en lumière, en mouvement ou en chaleur.

Dipôles courants et leurs symboles normalisés
DipôleRôleSymbole
PileGénérateurGrand trait (+) et petit trait épais (−) parallèles
LampeRécepteur : éclaireCercle barré d’une croix
MoteurRécepteur : met en mouvementCercle avec la lettre M
Interrupteur ouvertCoupe le courantTrait incliné, non relié à l’autre borne
Interrupteur ferméLaisse passer le courantTrait continu entre les deux bornes
Diode électroluminescente (DEL)Récepteur : éclaire dans un seul sensTriangle contre un trait, avec deux flèches sortantes
RésistanceLimite le courantRectangle

La règle de la boucle fermée

Un interrupteur fermé se comporte comme un fil : le courant passe. Un interrupteur ouvert coupe la boucle : le courant ne passe plus nulle part dans cette boucle.

Tous les matériaux ne laissent pas passer le courant. Les métaux sont de bons conducteurs. Le plastique, le verre et le bois sec sont des isolants.

Le courant circule seulement si le circuit forme une boucle fermée, sans interruption, passant par le générateur.

Schématiser un circuit électrique

  • Remplace chaque dipôle par son symbole normalisé.
  • Trace les fils à la règle, avec des traits horizontaux et verticaux.
  • Représente le circuit sous forme de rectangle, en plaçant les symboles sur les côtés et jamais dans les coins.
  • Indique les bornes + et − du générateur et le sens du courant.

Circuit en série et circuit en dérivation

Les deux montages à connaître
Circuit en sérieCircuit en dérivation
StructureUne seule bouclePlusieurs boucles ou branches
Si une lampe grilleTout s’éteintLes autres branches restent allumées
Luminosité de 2 lampesPlus faible qu’avec une seuleComme une lampe seule
ExempleGuirlande simplePrises d’une maison

Astuce : Pour reconnaître un montage, suis le courant du doigt. S’il doit choisir entre deux chemins à un nœud, le circuit comporte une dérivation.

Le sens du courant

Ce sens se note par une flèche sur un fil. Dans les métaux, les électrons se déplacent en réalité dans le sens inverse.

Certains dipôles sont sensibles au sens du courant. Une DEL ne s’allume que si elle est branchée dans son sens passant. Un moteur tourne dans l’autre sens si on inverse ses bornes.

Par convention, à l’extérieur du générateur, le courant va de la borne + vers la borne −.

Le court-circuit

Un court-circuit apparaît quand deux bornes d’un dipôle sont reliées par un fil. Le courant passe par ce chemin facile. La lampe court-circuitée s’éteint, car elle ne reçoit plus de courant.

Si le générateur est court-circuité, l’intensité devient très élevée : les fils chauffent, ce qui peut provoquer un incendie. Un fusible ou un disjoncteur protège l’installation.

Les erreurs à éviter

  • Le courant s’use dans la lampe Le courant a la même intensité avant et après la lampe en série

    C’est l’énergie qui est convertie, pas le courant qui est consommé.

  • Une lampe est allumée car le courant arrive par un seul fil Il faut deux connexions et une boucle fermée

    La lampe doit être reliée aux deux bornes du générateur.

  • Interrupteur ouvert : le courant passe Interrupteur ouvert : le courant ne passe pas

    Ouvert signifie que le passage est interrompu, comme un pont levé.

Exercices corrigés

  1. 1. Dans un circuit simple, l’interrupteur est ouvert. Que fait la lampe ?

    Voir la correction

    Elle reste éteinte. La boucle est coupée : le courant ne circule pas.

  2. 2. Deux lampes sont montées en série. L’une grille. Que fait l’autre ?

    Voir la correction

    Elle s’éteint. La boucle unique est coupée : plus aucun courant ne passe.

  3. 3. Deux lampes sont montées en dérivation. L’une grille. Que fait l’autre ?

    Voir la correction

    Elle reste allumée. Sa branche reste une boucle fermée avec le générateur.

  4. 4. À l’extérieur du générateur, quel est le sens conventionnel du courant ?

    Voir la correction

    De la borne + vers la borne −. C’est la convention : du + vers le −.

  5. 5. Une DEL reste éteinte alors que le circuit est fermé et la pile neuve. Quelle est la cause la plus probable ?

    Voir la correction

    La DEL est branchée à l’envers. La DEL ne laisse passer le courant que dans son sens passant.

  6. 6. Dans un circuit en série avec deux lampes, on relie les bornes de la lampe 1 par un fil. Que se passe-t-il ?

    Voir la correction

    La lampe 1 s’éteint, la lampe 2 brille davantage. La lampe 1 est court-circuitée. Le courant passe par le fil, et la lampe 2 reçoit toute la tension.

Questions fréquentes

Qu’est-ce qu’un circuit électrique simple ?

C’est une boucle unique avec un générateur, un récepteur, un interrupteur et des fils, par exemple une pile, une lampe et un interrupteur.

Quel montage est utilisé dans une maison ?

Le montage en dérivation. Chaque appareil reçoit la même tension et peut fonctionner seul, indépendamment des autres.

Que signifie DEL ?

Diode électroluminescente. C’est un dipôle qui éclaire quand il est traversé par un courant dans son sens passant.

Pour aller plus loin