1. La tension électrique
Il existe différentes sortes de piles.
Sur chaque pile, on peut lire une indication : 9 V ; 1,5 V ou 4,5 V.
Cette valeur indique la tension aux bornes de la pile.
Il en est de même pour les générateurs utilisés au laboratoire.
Le générateur ci-contre peut fonctionner en 6 V ou 12 V.
C'est la tension délivrée par le générateur.
1.1. Mesure d'une tension
Dans le circuit ci-contre, la lampe brille car elle est traversée par un courant d'intensité I.
Le courant se déplace de la borne + de la pile vers la borne - de la pile. Il y a déplacement car les deux bornes de la pile sont différentes.
La différence entre les deux bornes de la pile s'appelle la tension. On la note U.
Elle s'exprime en Volt (V) et se mesure à l'aide d'un voltmètre.
Symbole du voltmètre :
Le voltmètre se branche en dérivation. La borne COM est la borne de sortie.
Cliquer ici pour découvrir le fonctionnement du multimètre en voltmètre.
Si la valeur de la tension aux bornes de la pile (ou du générateur) varie, l'éclat de la lampe varie. L'intensité I du courant qui traverse le filament de la lampe change et la valeur de la tension aux bornes de la lampe varie également, comme le montre l'animation ci-dessous.
1.2. Analogie hydraulique
Plus la tension U aux bornes de la pile est élevée, plus le courant qui circule dans la lampe est important. A l'image d'un barrage hydraulique, la tension U représente la «hauteur» du barrage à partir de laquelle le courant va pouvoir se déplacer. Plus cette hauteur est importante, plus le courant sera fort.
2. Tension aux bornes d'un dipôle
2.1. A l'extérieur d'un circuit
L'animation ci-dessous permet de mesurer la tension aux bornes de différents dipôles isolés.
Il n'existe aucune tension aux bornes d'un récepteur isolé. Par contre, il existe une tension aux bornes d'un générateur.
2.2. A l'intérieur d'un circuit
L'animation ci-dessous permet de mesurer la tension aux bornes d'une lampe et aux bornes d'un interrupteur selon les schémas indiqués plus bas :
Pour qu'un courant électrique passe dans un récepteur, il doit exister une tension entre ses bornes.
Il n'existe pas de tension aux bornes d'un interrupteur fermé. Par contre, la tension aux bornes d'un interrupteur ouvert est égale à celle du générateur. Il peut donc y avoir danger, même en l'absence de courant électrique.
3. Adaptation de la tension
3.1. Tension nominale
Les valeurs inscrites sur le culot d'une lampe sont données par le constructeur.
Si une tension de 6V est appliquée aux bornes de la lampe, alors un courant de 50 mA traverse le filament.
Inversement, si un courant de 50 mA traverse le filament, alors la tension aux bornes de la lampe est de 6 V.
Les indications inscrites sur le culot d'une lampe sont appelées tension et intensité nominales.
Pour que la lampe fonctionne correctement, l'utilisateur doit respecter ces valeurs.
3.2. Surtension et sous-tension
Une lampe est adaptée à un générateur quand sa tension nominale est égale à la tension appliquée. L'intensité qui la traverse est alors égale à l'intensité nominale.
Dans le cas contraire, la lampe est en :
- sous-tension
La tension appliquée à la lampe est inférieure à sa tension nominale.
L'intensité qui traverse le filament est inférieure à l'intensité nominale.
La lampe brille faiblement.
- surtension
La tension appliquée à la lampe est supérieure à sa tension nominale.
La lampe brille fortement car l'intensité qui traverse le filament est supérieure à l'intensité nominale.
Dans ces conditions, la lampe risque de griller. Sa durée de vie est donc raccourcie.
Cliquer ici pour revoir la notion de tension et d'intensité.
