Circuit en parallèle/en série
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Présentation de l'expérience
Que se passe-t-il si on branche des composants électroniques (ampoules, leds, moteurs, ...) de différentes façons ? On va comparer ici un montage en parallèle et un montage en série.
Matériel
(par enfant/groupe)
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2 leds
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2 ampoules
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des fils
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1 pile
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2 interrupteurs
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2 moteurs électriques (petits, pouvant être alimentés par la pile)
-
Un voltmètre/multimètre
L'expérience
La manipulation
Le principe est de comparer les circuits si on met les composants en série ou en parallèle. C'est à dire :
- En série : si les composants se suivent
- En parallèle : si les composants sont reliés aux mêmes endroits
Si on prend l'exemple d'une LED :
- En série : on relie la borne + de la pile à l'anode de la LED (la patte la plus longue, la borne positive) puis la cathode (la petite patte, la borne négative) à l'anode de la seconde LED. Et pour finir la cathode de la borne - de la pile. Le but est d'avoir les 2 LEDs qui se suivent : elles sont en série.
- En parallèle : cette fois on relie la borne + aux 2 anodes : les pattes les plus longues des LED doivent être reliées au même endroit. Il en va de même pour les cathodes : elles doivent être reliées par le même fil à la borne -. Le but est d'avoir les 2 LEDs branchées aux mêmes endroits : elles sont en parallèles.
On reprend la même méthode avec tous les composants.
Avec le voltmètre/multimètre on pourra observer les différences de tension électrique selon le montage.
Que voit-on ?
On constate que certains composants ne fonctionnent pas du tout si ils sont mis en série (par exemple les leds) alors que certains fonctionnent moins biens (les ampoules ou les moteurs). Lorsqu'il s'agit de circuit en parallèle tous les composants fonctionnent normalement sauf les interrupteurs où lorsqu'un est fermé, l'autre ne sert à rien.
Explications
Lorsqu'un circuit est branché en parallèle, la tension est la même dans les 2 parties : les composants fonctionnent avec la même tension et ont un fonctionnement normal. Ainsi, les moteurs tournent à la même vitesse et les ampoules éclairent normalement. Par contre, les interrupteurs sont inefficaces : si le courant passe par un (s'il est fermé) le second n'a aucune incidence. Alors que si le circuit est en série, la tension va être diminuée de la tension de fonctionnement du premier composant, le reste du circuit étant alimenté avec ce qu'il restera. Les moteurs tournent moins vite (voire ne tourne pas), les ampoules éclairent très peu et les LED ne s'allument pas : elles ont besoin d'une tension minimale à leur borne, en-dessous de cette tension la LED ne s'allume pas du tout.
De la même façon qu'une rivière sera plus puissante au début de sa course et moins en fin (le principe d'un branchement en série) alors que si on divise un endroit en 2, il y aura autant de force de chaque côté (principe d'un branchement en parallèle).
Questions sans réponses
Y a-t-il d'autres composants simples où l'effet est très visible ?
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Autres expériences avec le même concept, recherche sur internet (indiquer les liens).
Plus d'info là-dessus
Applications : liens avec le quotidien
Il s'agit de voir les bases de l'électricité : on trouve des applications dans de nombreux endroits. Par exemple, mettre 2 interrupteurs en série crée un système de va-et-vient : interdit aujourd'hui, le système fut très utilisé. Autre exemple : dans les éclairages, on met les lumières en parallèle afin de ne pas mettre une source par lampe mais une source pour toutes les lampes.
Lieux propices à sa réalisation
N'importe où tant que les matériel est là.
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