Thèmes:
- Circuits série et parallèle en général
- Connexion en série en pratique
- Connexion en série : calculer la résistance de remplacement
- Connexion en série : calculer le courant et la tension partielle
- Connexion parallèle : calculer la résistance de remplacement
- Connexion en parallèle : calcul des courants partiels
- Circuit combiné
- Exercice en circuit combiné
Circuits série et parallèle en général :
Sur cette page, nous examinons les circuits en série, les circuits parallèles et les circuits combinés utilisés dans la technologie automobile. La connaissance du électronique de base est nécessaire pour cela.
Connexion en série :
Le circuit suivant montre un circuit avec une batterie de 12 volts, un fusible (F), un interrupteur fermé (S) et deux lampes (L1 et L2). Le fil négatif de la lampe L1 est connecté au fil positif de la lampe L2. Nous appelons cela une connexion en série.
Le courant traversant les deux lampes est le même. La tension est distribuée. Comme deux lampes de même puissance ont été utilisées dans l'exemple, la tension de la batterie de 12 volts se divise en 6 volts par lampe. C'est pour cette raison que les lampes de la technologie automobile ne sont pas placées en série. De plus, si une lampe défectueuse se produit, tout le circuit sera interrompu, empêchant ainsi l'autre lampe de brûler.
Connexion parallèle :
Dans la technologie automobile, nous avons presque toujours affaire à des circuits parallèles. Le circuit suivant montre le circuit dans lequel les lampes L1 et L2 ont toutes deux leur propre fil positif et leur propre fil de terre. La tension aux bornes de chaque consommateur est égale à la tension de la batterie ; cela peut être vu dans la mesure du volt. Dans cet exemple, les mêmes lampes sont utilisées que dans la connexion en série ; Cependant, ici, elles brûlent plus intensément car les lampes reçoivent désormais plus de tension et de courant.
Une autre propriété d'un circuit parallèle est que si une lampe est défectueuse, cela n'affecte pas le fonctionnement de l'autre lampe.
Le montage en série en pratique :
Comme décrit dans le paragraphe précédent, dans la technologie automobile, nous avons presque toujours affaire à des consommateurs connectés en parallèle. Après tout, nous voulons autant de tension et de courant que possible pour permettre aux consommateurs de fonctionner, et aussi peu de risques de perturbations que possible en cas de panne de l'un des consommateurs.
En pratique, on retrouve des consommateurs qui sont placés en série pour accomplir leur tâche. Nous prenons comme exemple le moteur du ventilateur/chauffage intérieur. Pour réguler la vitesse du ventilateur, une résistance est placée en série dans la connexion à la terre entre le moteur électrique et le point de terre. Nous appelons également cela une résistance série.
En plaçant une ou plusieurs résistances en série, la perte augmente et la tension aux bornes du moteur électrique diminue.
En savoir plus à ce sujet sur la page : résistance série du ventilateur d'habitacle.
Il peut également y avoir une connexion en série indésirable ; par exemple, une résistance de transition dans une connexion positive ou à la terre entraînant une perte de tension (voir la page «mesurer avec le multimètre).
Connexion en série : calculer la résistance de remplacement :
Chaque consommateur électrique possède un consommateur interne résistance. Une résistance élevée entraîne un faible courant ; en d'autres termes : la résistance détermine l'intensité du courant. La tension fournie est égale à la tension source (Ub, ou tension de la batterie).
Dans l'exemple, les consommateurs (R1 et R2) sont connectés en série. Le négatif de R1 est connecté au positif de R2. Le courant traversant les résistances est égal. Afin de calculer le courant et finalement les tensions partielles à l'aide de la loi d'Ohm, nous pouvons commencer par calculer la résistance de remplacement. Les valeurs de résistance sont les suivantes :
- R1 = 15Ω
- R2 = 10Ω
Pour calculer la résistance de remplacement, nous remplaçons les résistances R1 et R2 dans le schéma par Rv.
Dans un circuit en série, nous pouvons additionner les valeurs de résistance. La formule et l'effet sont présentés ci-dessous.
Le résultat du calcul nous montre que la résistance de remplacement est de 25 Ohm. Dans les exemples suivants, nous pouvons calculer davantage avec le Rv.
Connexion en série : calculez les courants et les tensions partielles :
Dans cette section, nous calculons le courant total et les tensions partielles aux bornes des résistances R1 et R2. Pour commencer, nous avons besoin d’une tension source (Ub). Dans cet exemple de calcul, cette tension est de 14 volts.
Avec une tension source (Ub) et une résistance de remplacement (Rv) connues, nous pouvons calculer le courant total (I). On détermine le je avec le La loi d'Ohm :
Le courant dans un circuit en série est le même dans chaque résistance. La flèche verte sur la figure indique le sens d'écoulement. Le courant est de 560 milliampères.
Maintenant que le courant est connu, nous pouvons calculer les tensions partielles. Nous utilisons cela pour déterminer la quantité de tension que chaque résistance « consomme ».
- La tension (U) aux bornes de la résistance R1 est appelée : UR1. En utilisant la loi d'Ohm, nous multiplions l'intensité du courant par la valeur de la résistance. La tension aux bornes de la résistance est de 8,4 volts.
- Nous calculons UR2 avec le même courant, mais maintenant avec la valeur de résistance de R2 ; cette tension est de 5,6 volts.
Pour vérifier, vous pouvez additionner les tensions partielles et les comparer avec la tension source. On additionne UR1 et UR2 ensemble : cela fait 14 volts. Ceci est égal à la tension de la source. Si vous arrivez à une réponse différente, cela peut être dû à un léger écart dû à un arrondi intermédiaire ou à une erreur dans le calcul.
Connexion en parallèle : calculer la résistance de remplacement :
Dans cet exemple, R1 et R2 sont connectés en parallèle. Désormais, le moins d’un consommateur n’est plus lié au plus de l’autre. La tension aux bornes des résistances est désormais égale à la tension de la batterie. Le courant est réparti sur les résistances. A valeurs de résistance égales, le courant total (I total, en abrégé It) se divise par deux. Pour le calculer, il faut d’abord déterminer la résistance de remplacement. Encore une fois, nous remplaçons R1 et R2 par une seule résistance, appelée Rv. On obtient alors la même situation que dans l'exemple avec la connexion en série. Les valeurs de résistance sont :
- R1 = 10Ω
- R2 = 20Ω
Dans un circuit parallèle, nous ne pouvons pas additionner les valeurs de résistance. La formule générale est :
On rentre les valeurs de résistance de R1 et R2 :
Voie 1 : Nous calculons le résultat d'un dixième et d'un vingtième et additionnons les valeurs ensemble.
Voie 2 : Une autre façon consiste à calculer la résistance de remplacement sous forme de fraction. Nous entrons à nouveau les valeurs de R1 et R2 dans l'équation. Au-dessous des lignes de démarcation (les dénominateurs) se trouvent des nombres inégaux ; nous ne pouvons pas additionner les dénominateurs. Nous les rendons donc d’abord éponymes. Dans cet exemple c'est simple : un dixième entre deux fois dans un vingtième, on multiplie donc un dixième entier par 2. On obtient alors deux vingtièmes. En proportion, cela équivaut à un dixième. Avec les mêmes dénominateurs on peut additionner la fraction : cela donne trois vingtièmes. Pour calculer la résistance de remplacement il faut inverser la fraction : 1/RV devient RV/1 (on peut alors rayer /1) et trois vingtièmes deviennent 20 divisé par 3. Le résultat de 6,67 Ohm est égal au résultat de la voie 1 .
Connexion en parallèle : calcul des courants partiels :
Nous pouvons calculer le courant total (It) en divisant Ub et Rv l'un par l'autre :
L'Itotaal actuel sera divisé en I1 et I2. Un courant différent circule dans R1 et dans R2. A la jonction, les courants partiels se réunissent à nouveau et reviennent au négatif de la batterie.
Dans une connexion parallèle, la tension aux bornes de chaque consommateur est égale à la tension source :
Nous entrons la même valeur que la tension de la batterie dans les formules pour UR1 et UR2 : dans ce cas 14 volts. Nous divisons la tension par les valeurs de résistance et obtenons les courants partiels. Un courant de 1 ampères circule dans la résistance R1,4 et de 2 milliampères dans R700.
Lorsque nous additionnons les deux courants partiels, nous obtenons le courant total de 2,1 ampères.
Circuit combiné :
Avec un circuit combiné, nous avons affaire à un circuit série et parallèle dans un seul circuit. Sur la figure, nous voyons que la résistance R1 est en série avec les résistances R2 et R3 connectées en parallèle. En pratique, nous pourrions rencontrer cela avec un mauvais fil positif vers deux lampes : R1 dans ce cas est la résistance de transition, R2 et R3 sont les lampes.
Nous calculerons les courants et les tensions sur la base des données suivantes :
- Ub = 12 volts ;
- R1 = 0,5Ω
- R2 = 15Ω
- R3 = 15Ω
Dans un circuit parallèle, nous savons que la tension aux bornes des résistances est égale à la tension de la source. Comme il s'agit désormais d'un circuit combiné, cela ne s'applique plus ; une partie est reprise par R1. Cependant, les tensions aux bornes de R2 et R3 sont égales.
Pour plus de clarté, nous divisons les calculs en 5 étapes.
1. Déterminez Rv de la connexion parallèle :
Nous remplaçons R2 et R3 par Rv et calculons Rv sous forme de fraction pour plus de commodité.
Il y a maintenant une connexion en série : R1 reste évidemment à 0,5 Ω et Rv est désormais à 7,5 Ω
2. Déterminez le Rv de la connexion en série :
À l'étape 1, la résistance de remplacement de R2 et R3 a été déterminée. La résistance de remplacement était en série avec la résistance R1.
Dans cette étape, nous additionnons les valeurs de résistance de R1 et Rv pour calculer à nouveau la résistance de remplacement, mais maintenant celle du circuit série. Nous appelons cette résistance de remplacement : Rv' (avec un accent) car il s'agit d'une « seconde » Rv dans le circuit.
3. Calculez le total :
Le courant total est de 1,5 A et traverse la résistance R1 et la résistance de remplacement Rv'.
4. Calculez les tensions partielles :
Nous reconstruisons le schéma étape par étape ; nous mettons R1 et Rv en série pour calculer les tensions partielles UR1 et URv avec les valeurs totales de courant et de résistance.
A vérifier : les tensions partielles additionnées correspondent à la tension source : (UR1 + URv = Ub) donc aucune erreur de calcul n'a été commise jusqu'à présent.
5. Calculer les flux :
Nous complétons à nouveau le planning. À l’étape 4, nous avons déterminé que la tension aux bornes de la résistance R1 est de 0,75 volt. La tension aux bornes de la résistance de remplacement Rv est de 11,25 volts. Étant donné que dans un circuit parallèle, la tension aux bornes des consommateurs est la même, nous savons que la tension aux bornes de R2 et R3 est de 11,25 volts.
Les résultats des calculs montrent que le courant total traverse R1, et que le courant est ensuite réparti sur R2 et R3. Avec des valeurs de résistance inégales, ces courants diffèrent les uns des autres.
Exercice en circuit combiné :
Dans cette section, vous pouvez vous entraîner à calculer vous-même le circuit combiné. Pour vous faciliter la tâche, vous pouvez suivre les étapes 1 à 5 du paragraphe précédent. Développez le plan étape par étape avec l'étape 6 pour calculer les tensions partielles de R4 et R5.
Données:
- Ub = 10 volts
- R1 = 1Ω
- R2 = 10Ω
- R3 = 4Ω
- R4 = 5Ω
- R5 = 15Ω
Demandé:
- Toutes tensions partielles (UR1 à UR5)
- Tous les sous-flux.
