L’essentiel
La tension U, en volts (V), est la différence d’état électrique entre deux points d’un circuit. L’intensité I, en ampères (A), mesure le débit du courant. En série, l’intensité est la même partout et les tensions s’additionnent. En dérivation, la tension est la même et les intensités s’additionnent.
La différence entre tension et intensité
Pense à un circuit d’eau. La tension ressemble à la différence de hauteur qui pousse l’eau, l’intensité au débit de l’eau dans le tuyau. Une pile seule possède une tension à ses bornes, même si aucun courant ne circule.
Ordres de grandeur : 1,5 V pour une pile, 5 V pour un chargeur USB, 230 V pour une prise en France. Une lampe de poche est traversée par un courant de quelques centaines de milliampères. 1 A = 1 000 mA.
| Tension électrique | Intensité du courant | |
|---|---|---|
| Symbole | U | I |
| Unité | Volt (V) | Ampère (A) |
| Appareil de mesure | Voltmètre | Ampèremètre |
| Branchement | En dérivation | En série |
| Se mesure | Entre deux points | En un point du circuit |
Les lois dans un circuit en série
Dans une boucle unique, tous les dipôles sont traversés par la même intensité. La tension du générateur se partage entre les récepteurs.
Loi d’unicité de l’intensité : I = I₁ = I₂. Loi d’additivité des tensions : U = U₁ + U₂.
- Une pile de 6,0 V alimente deux lampes en série. U₁ = 2,5 V, donc U₂ = 6,0 − 2,5 = 3,5 V.
- Si l’ampèremètre affiche 0,20 A entre la pile et la lampe, il affiche aussi 0,20 A entre les deux lampes.
Les lois dans un circuit en dérivation
Les branches en dérivation sont reliées aux mêmes deux points : elles ont donc la même tension. Le courant principal se partage entre les branches à chaque nœud.
Loi d’unicité des tensions : U = U₁ = U₂. Loi d’additivité des intensités, ou loi des nœuds : I = I₁ + I₂.
- Deux lampes en dérivation sur une pile de 4,5 V : chaque lampe reçoit 4,5 V.
- I = 0,30 A dans la branche principale et I₁ = 0,18 A dans la première lampe : I₂ = 0,30 − 0,18 = 0,12 A.
Le tableau des lois à retenir
| Montage | Intensité | Tension |
|---|---|---|
| Série | La même partout | S’additionne |
| Dérivation | S’additionne | La même partout |
Astuce : Les deux lois s’échangent d’un montage à l’autre : si l’une est unique, l’autre s’additionne.
Tension, intensité et puissance
En 3e, on relie la tension et l’intensité à la puissance électrique d’un appareil, exprimée en watts (W).
P = U × I, avec P en watts, U en volts et I en ampères.
- Une lampe de 12 V traversée par 2,0 A a une puissance de 12 × 2,0 = 24 W.
Les erreurs à éviter
La tension traverse la lampe La tension existe aux bornes de la lampe
Le courant traverse un dipôle, la tension se mesure entre deux points.
En dérivation, chaque lampe reçoit la moitié de la tension En dérivation, chaque lampe reçoit toute la tension
C’est en série que la tension se partage.
250 mA = 2,5 A 250 mA = 0,25 A
Il faut diviser par 1 000 pour passer des mA aux A.
Exercices corrigés
1. Quelle est l’unité de la tension électrique ?
Voir la correction
Le volt. La tension s’exprime en volts, de symbole V.
2. En série, une pile de 9,0 V alimente deux lampes. U₁ = 5,5 V. Que vaut U₂ ?
Voir la correction
3,5 V. Additivité des tensions : U₂ = 9,0 − 5,5 = 3,5 V.
3. En série, l’intensité dans la lampe 1 vaut 0,15 A. Que vaut-elle dans la lampe 2 ?
Voir la correction
0,15 A. Loi d’unicité : l’intensité est la même dans une boucle.
4. En dérivation, I = 0,50 A et I₁ = 0,20 A. Que vaut I₂ ?
Voir la correction
0,30 A. Loi des nœuds : I₂ = 0,50 − 0,20 = 0,30 A.
5. Deux lampes sont en dérivation sur une pile de 4,5 V. Quelle tension reçoit chaque lampe ?
Voir la correction
4,5 V. Loi d’unicité des tensions en dérivation.
6. Un appareil alimenté en 12 V est traversé par 500 mA. Quelle est sa puissance ?
Voir la correction
6,0 W. I = 0,500 A, donc P = 12 × 0,500 = 6,0 W.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre tension et intensité ?
La tension se mesure entre deux points, en volts. L’intensité mesure le débit du courant en un point, en ampères.
Quel est le symbole de la tension ?
La grandeur se note U et son unité, le volt, se note V. On écrit par exemple U = 4,5 V.
Peut-il y avoir une tension sans courant ?
Oui. Une pile non branchée a une tension à ses bornes, mais aucun courant ne circule car il n’y a pas de boucle fermée.