Chp I : Une grandeur électrique : la tension.
ATTENTION : ON NE FAIT PAS DE MESURES SUR UNE PRISE ELECTRIQUE OU SUR UN APPAREIL FONCTIONNANT SUR UNE TENSION SUPERIEURE à 12V !
Quand on regarde une lampe ou un appareil électrique, on peut lire plusieurs indications.
Nous allons commencer par étudier la tension électrique.
1. La tension électrique
| grandeur physique | symbole de la grandeur physique | unité | symbole de l'unité | appareil de mesure |
| masse | m | kilogramme | kg | balance |
| tension | U | volt | V | voltmètre |
La tension notée U se mesure envolt(symbole de l'unitéV).
En toute logique, il faudrait utiliser T pour représenter la tension. Mais cette lettre est déjà utilisée pour la période (Temps) alors on prend la lettre suivante dans l'alphabet.
L'appareil qui permet de mesurer la tension aux bornes d'un dipôle est le voltmètre.
Le symbole est :
II. La mesure de la tension
1. Mesure de la tension aux bornes d'une pile seule.
Le multimètre permet de mesurer plusieurs grandeurs physiques : tension, intensité, résistance …
Pour chaque grandeurs électrique, on va utiliser 2 bornes. La borne COMmune à toutes les fonction du multimètre est la borne COM. Pour mesure l'intensité, on utilisera A et COM, pour la résistance, on utilisera et COM …
Pour mesurer la tension, on utilise les bornes V et COM
On positionne le calibre sur 20V (zone DCV). On expliquera plus tard le rôle de ce calibre.
On les relie aux bornes de la pile :
En mettant le V coté + : U = 4,5V
En mettant le V coté - : U = - 4,5V
Pour que le voltmètre indique une tension positive, la borne V du voltmètre est placée du coté + du générateur.
Le voltmètre permet de déterminer le nom des bornes d'un générateur (borne “plus” ou borne “moins”).
Changer de calibre et indiquer la valeur de la tension :
| Calibre | Affichage | Valeur |
| 200mV |  | |
| 2V | | |
| 20V | | |
| 200V | | |
Le calibre du voltmètre indique la valeur maximale que le voltmètre peut mesurer. Il donne aussi l'unité de la valeur mesurée : si le calibre 200mV est choisi alors la valeur indiquée est en mV.
Si la valeur que l'on veut mesurer est plus grande que le calibre, le voltmètre affiche : .
Dans ce cas, il faut vite éteindre le multimètre et le débrancher (risque de détérioration de l'appareil). Quand on ne connait pas du tout la valeur que l'on veut mesurer, on commence donc par mettre le calibre le plus grand.
Plus le calibre est petit plus la mesure est précise (plus de chiffre).
2. Mesure de la tension
Pour mesurer la tension électrique aux bornes d'un dipôle, on utilise un voltmètre branché endérivationavec ce dipôle.
| | Tension aux bornes de la lampe | Tension aux bornes de l'interrupteur |
| Interrupteur ouvert | | |
| Interrupteur fermé |
La tension est nulle aux bornes d'une lampe qui n'est pas parcourue par un courant.
La tension est non nulle aux bornes d'une lampe parcourue par un courant.
La tension est nulle aux bornes d'un interrupteur fermé.
Une tension peut exister entre deux points entre lesquels ne passe aucun courant.
3. Lois sur la tension
Un électricien veut installer des fils électriques dans une maison. Il se demande s'il doit brancher les prises en série ou en dérivation. Que se passe-t-il du point de vue tension si on branche les appareils en série ? En dérivation ?
3.1. Tension dans un circuit en série
On branche en série deux lampes différentes, ce qui simulera le branchement de deux appareils différents.
La tension mesurée par le voltmètre V : U = 6V
La tension mesurée par le voltmètre V1 : U1 = 1,5V
La tension mesurée par le voltmètre V2 : U2 = 4,5V
On remarque que U = U1 + U2
La tension aux bornes d'un ensemble de dipôles branchés en série est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque dipôle : c'est la loi d'additivité des tensions.
Si les prises de la maison étaient montée en série, la tension ne serait pas la même aux bornes de tous les appareils branchés dessus et elle dépendrait de ce qu'on branche, ce qui serait gênant !
2. tension dans un circuit comportant des dérivations
La tension mesurée par le voltmètre V : U = 6V
La tension mesurée par le voltmètre V1 : U1 = 6V
La tension mesurée par le voltmètre V2 : U2 = 6V
On remarque que U = U1 = U2
Les tensions aux bornes de dipôles branchés en dérivation sont égales. C'est la loi d'unicité de la tension.
Dans une maison, on branche les appareils en dérivation pour avoir une tension identique pour tous les appareils.