CHAPITRE SEPT

Les branchements

Nous allons maintenant aborder le problème des branchements et si vous n'avez pas encore investi dans une pile, des fils avec des pinces crocodiles, au moins deux ampoules et les embases pour les brancher c'est le moment. Vous pourrez ainsi mettre en pratique et constater de visu les notions abordées.
Il existe deux sortes de branchements possibles: le branchement série et le branchement parallèle.
Le branchement série: dans cette disposition le courant traverse successivement les deux ou plus appareils branchés et pour visualiser ce qui se passe, nous allons utiliser plutôt les tuyaux que la rivière, non seulement pour changer un peu, mais aussi parce que la rivière risquerait de déborder entre les deux étranglements qui figurent les appareils branchés. Toutefois le croquis peut se regarder soit comme un tuyau vu en coupe soit comme la rivière vue de dessus.

Les différences de hauteur/pression /potentiel s'ajoutent pour former le total disponible au départ. Autrement dit, les appareils se partagent le gâteau au prorata de leur résistance respective.

Dans cette petite photo on voit que la hauteur totale est bien la somme des deux sauts intermédiaires: H=(H1-H2) + (H2-H3)
Maintenant à vous de jouer. Vous allez vérifier les notions déjà vues grâce à l'expérimentation. Sortez la pile, les fils, les ampoules et le contrôleur. Vous allez faire le premier montage qui servira de point de comparaison.

Ce croquis simplifit encore la question et met en évidence la relation entre les hauteurs, donc entre les différences de potentiel. Puisque H=H'+H", U=U'+U".


A noter que l'ampèremètre est n'importe où dans le circuit, puisque l'électricité n'a qu'un seul chemin; le courant est le même partout. Les gros fils noirs représentent le circuit utile. Les petits fils bleus montrent les circuits de mesure de voltage, ils sont parcourus par des courants très faibles.
Avec le premier montage, vous vérifierez la validité de la formule P=UI, vous lirez la puissance sur le culot de l'ampoule. Avec le deuxième montage, vous constaterez que, ayant augmenté la résistance totale, I2 est plus petit que I1. Puisque l'on tire moins sur la pile U2 est légèrement plus grand que U1 et les ampoules brillent moins car l'intensité qui parcourt chacune d'elle est plus petite, elles se partageant U en fonction de leur résistance, se distribuent en quelque sorte les puissances, vous remarquerez également que U2=U3+U4.
Si vous avez les moyens d'avoir deux piles, branchez les en série aux bornes du deuxième montage et les ampoules brilleront normalement car les tensions s'ajoutent (voir le croquis sur les hauteurs qui s'ajoutent).
Quand utilise-t-on le montage en série? Principalement pour les sources justement (piles, batteries) mais beaucoup plus rarement pour les utilisations à cause de l'interaction des unes avec les autres: si une ampoule grille, l'autre s'éteint. Les guirlandes de Noël sont souvent câblées selon ce principe: si l'on met une vingtaine de petites ampoules de 12 volts, on pourra brancher le total sur 12x20=240 volts mais si une d'elles grille ou est mal branchée la guirlande entière est en panne, c'est d'ailleurs une des joies de décembre de dépanner ces fichues guirlandes!
Le branchement parallèle
C'est LE montage utilisé dans toutes les installations. Chaque utilisateur a toute la puissance disponible et n'influence pas ses voisines. Comme d'habitude, nous allons d'abord voir l'analogie hydraulique puis l'expérimentation avec les petites ampoules.

 

Le courant C de la rivière, en H1, se partage en deux C1 et C2 qui se rejoignent en H2. Là encore, on voit tout. Les deux utilisateurs R1 et R2 disposent de la même différence de hauteur H1-H2, si on bouche R1, R2 a toujours de l'eau avec la même force H1-H2. Selon l'importance de cette différence, R2 aura plus d'eau car H1 peut augmenter. Le courant C est égale à C1+C2. Toutes ces remarques s'appliquent à la version électrique.
Pour le constater, rien de mieux que de faire le montage suivant:

Donc on remarquera: que les deux ampoules brillent normalement, si on en débranche une, l'autre n'en est pas affectée; que I=I1+I2, que les deux utilisateurs voient/reçoivent la même différence de potentiel U. Les lettres C H R correspondent à celles de la photo précédente. Il s'agit donc bien du montage type dans lequel une source peut alimenter une multitude d'appareils: câblage d'une maison, d'une voiture...
Comme pour le branchement série, on peut utiliser, assez rarement il est vrai, ce type de montage avec des piles ou des batteries. Dans ce cas, les tensions ne s'additionnent pas, par contre les intensités débitées se trouvent partagées. Ainsi deux batteries de 60 Ampères/heures en parallèle peuvent débiter comme une de 120 Ampères/heures. Les batteries doivent être identiques du point de vue voltage, ampères/heures, état de charge sinon, l'une se décharge dans l'autre c'est pourquoi cette disposition n'est pas utilisée en pratique.

 

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