Des piles concordantes en série peuvent augmenter la tension alimentant une lampe adaptée.

Montage de piles en série

Objectifs

Reconnaître une association de piles en série.
Calculer une tension totale simple.
Relier tension, éclat et limites du matériel.

Associer des piles en série

Dans une association en série concordante, on relie la borne négative d’une pile à la borne positive de la suivante. Les bornes restantes alimentent le circuit. Les tensions des piles s’ajoutent dans le modèle étudié. Le schéma montre des piles de même orientation et une lampe dans une boucle fermée.

Quelle liaison réalise une série concordante de deux piles ?

La borne négative de l’une à la borne positive de l’autre
Les deux bornes positives reliées et rien d’autre
Un fil reliant directement toutes les bornes

On conserve une borne positive et une borne négative libres pour alimenter le récepteur.

Mesurer la tension totale

Une tension se mesure entre deux points. Le voltmètre est branché en dérivation, pas à la place du fil dans la boucle. Pour des piles concordantes dans le modèle idéal, la tension totale est la somme des tensions individuelles. Des mesures réelles peuvent s’écarter des valeurs indiquées selon l’état des piles et le fonctionnement du circuit.

Données pédagogiques fictives : deux piles fournissent chacune \(1{,}5\,\mathrm{V}\) dans le modèle. Quelle tension obtient-on en série concordante ?

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On utilise \(U_{\mathrm{total}}=U_A+U_B\).

Le calcul donne \(U_{\mathrm{total}}=1{,}5+1{,}5=3{,}0\,\mathrm{V}\).

Cette valeur est un résultat du modèle de l’exercice, à comparer à une mesure si le professeur réalise le montage.

Dans ce modèle, des tensions \(2\,\mathrm{V}\) et \(1\,\mathrm{V}\) concordantes donnent…

\(3\,\mathrm{V}\)
\(2\,\mathrm{V}\)
\(1\,\mathrm{V}\)

Les tensions s’ajoutent lorsque les piles sont orientées dans le même sens.

Éclat et limites du montage

Avec une lampe adaptée, augmenter la tension d’alimentation peut augmenter l’intensité et l’éclat. Mais l’éclat n’est pas un voltmètre : il dépend aussi de la lampe et de l’état des piles. Une tension excessive peut détériorer la lampe. Une pile inversée s’oppose aux autres au lieu de contribuer à l’addition prévue. Toute manipulation suit le montage et le matériel validés par le professeur.

Avant d’ajouter une pile dans une expérience fictive, quelles vérifications faire ?

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Vérifier le sens des bornes et l’absence de fil reliant directement les bornes de l’ensemble.

Vérifier avec le professeur que la lampe supporte la tension prévue.

Comparer les mesures et l’éclat sans conclure que toute pile ajoutée améliore forcément le montage.

Pourquoi ne pas utiliser seulement l’éclat pour connaître la tension ?

L’éclat dépend aussi du récepteur et de l’état des piles
La lumière indique toujours la tension exacte
Un voltmètre ne sert jamais

La tension est une grandeur à mesurer avec un appareil adapté.

Erreurs fréquentes

Résumé

Repère les polarités, mesure la tension aux bornes de l’ensemble et respecte les caractéristiques du récepteur.

Cartes mémo

Réponds avant de retourner les cartes.

Série concordante

Borne négative reliée à la positive de la suivante.

Tension totale

Somme des tensions dans le modèle concordant.

Voltmètre

Appareil branché entre les points dont on mesure la tension.

Éclat

Indication qualitative dépendant de la lampe et de son alimentation.

Court-circuit

Liaison directe indésirable de bornes pouvant provoquer un fort courant.