Circuit simple

Schéma de circuit simple

Chaque élément du circuit a un symbole commun qui est utilisé pour créer des schémas de circuit. Une liste des principaux éléments est compilée dans la figure 1 ci-dessous.

Fig. 1 - Les symboles couramment utilisés pour les éléments des schémas de circuit.

Certains de ces éléments, comme les résistances, peuvent être classés comme fixes ou variables. Une résistance fixe implique simplement que sa résistance reste constante et ne peut pas être réglée, tandis qu'une résistance variable a une résistance réglable. Les éléments variables sont indiqués par une flèche barrée en diagonale.

Les propriétés d'un circuit électrique spécifique dépendent de la disposition et des caractéristiques de chaque élément. Il est souvent nécessaire de connecter plusieurs composants à une source d'électricité afin qu'un élément puisse faire partie de plusieurs boucles électriques simultanément. Ils peuvent être connectés ensérie ou enparallèle . Examinons ces deux types de circuits plus en profondeur.

Circuit en série simple

L'une des principales façons d'assembler des circuits électriques consiste à connecter des éléments en série.

Dans un montage en série, le même courant \(I\) circule dans tous les éléments. Une différence de potentiel \(V\) se produit sur chacun des éléments et diffère en fonction de leur résistance.

Fig. 2 - Schéma d'un circuit en série composé de trois résistances.

Par exemple, si plusieurs résistances sont connectées en série comme sur la figure 2 ci-dessus, la somme des tensions individuelles est la tension totale fournie. Ici, le circuit se compose de trois consommateurs, mais si nous continuons à additionner les tensions, l'expression générale de la différence de potentiel totale peut être exprimée comme suit

\[ V_{text{series}=\sum_{i=1}^n V_i=V_1+V_2+ \dots,\]

où \(n\) indique le nombre de consommateurs (dans l'exemple ci-dessus, \(n=3\)).

Cela signifie que toutes les résistances de la connexion en série peuvent être remplacées par un consommateur équivalent, dont la différence de potentiel peut être trouvée en utilisant la résistance totale de toutes les résistances ensemble plutôt qu'individuellement. L'équation permettant de trouver la résistance totale d'une connexion en série est la suivante

\[R_\mathrm{series}=\sum_{i=1}^nR_i=R_1+R_2+ \dots.\]

Un circuit en série présente certains inconvénients. Si l'un des éléments d'un circuit en série cesse de fonctionner ou est déconnecté, tout le circuit est immédiatement interrompu. De plus, la tension fournie est répartie entre tous les composants de façon proportionnelle, en fonction de leur résistance. Si l'un des éléments - par exemple, l'ampoule - a besoin d'une quantité spécifique de tension pour s'allumer, la source peut ne pas lui en fournir suffisamment pour qu'il fonctionne correctement, car d'autres éléments partagent la même alimentation en tension.

Circuit parallèle simple

Dans un circuit parallèle, les sorties respectives de tous les composants sont connectées au pôle correspondant de la source d'alimentation, créant ainsi un circuit électrique ramifié.

Le courant électrique \(I\), qui part du pôle positif de la source, est divisé entre tous les éléments, puis fusionne à nouveau au pôle négatif de la batterie. Dans un circuit parallèle, la différence de potentiel \ (V\) est la mêmesur chaque chemin, fournie par la force électromotrice (emf) de la source d'énergie. La figure 3 ci-dessous donne un exemple de circuit parallèle composé de trois résistances.

Fig. 3 - Schéma d'un circuit parallèle composé de trois résistances.

À partir de cet exemple de circuit parallèle, nous pouvons obtenir la forme générale des trois principales propriétés d'un circuit. La différence de potentiel reste constante, tandis que le courant total est la somme des courants traversant les composants individuels :

\[ I_\text{parallèle}=\sum_{i=1}^n I_i=I_1+I_2+\dots,\]

où \(n\) indique à nouveau le nombre de consommateurs.

Enfin, la réciproque de la résistance totale est la somme des réciproques de toutes les résistances des consommateurs :

\[\frac{1}{R_\mathrm{parallel}}=\sum_{i=1}^n\frac{1}{R_i} =\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\dots.\]

L'un des avantages de connecter des éléments dans un circuit parallèle est que la résistance peut être réduite. De plus, si une partie du circuit se brise, le courant continue de circuler dans les autres, contrairement au cas d'un circuit en série. Par exemple, dans un appartement, toutes les ampoules et tous les appareils électriques sont branchés en parallèle. De plus, chaque appartement d'un immeuble est ensuite connecté au réseau électrique général en parallèle. Ainsi, si l'un des propriétaires décide de faire des travaux, il ne peut couper l'électricité que dans son logement.

Exemples de circuits simples

Examinons un problème d'exemple, impliquant des composants à la fois en série et en parallèle.