M. VERHILLE — Physique-Chimie · 5ème
Objectifs et compétences
Attendus de fin de cycle (BO 2020 — cycle 4) :
- Distinguer circuit en série et circuit en dérivation
- Vérifier les lois du courant et de la tension
Compétences du socle :
- D1.3 : Lire et dessiner des schémas de circuits complexes
- D4 : Réaliser des circuits et vérifier les lois
À la fin de ce chapitre, l'élève sait :
1. Circuit en série
Les composants sont reliés les uns après les autres → une seule boucle.
Propriétés
- Le courant n'a qu'un seul chemin
- L'intensité est la même partout : I = I₁ = I₂
- La tension se partage : U = U₁ + U₂
- Si un composant devient un circuit ouvert (filament coupé, par exemple) → tout s'éteint dans l'unique boucle
Exemple : guirlande de Noël à l'ancienne — une ampoule grille, tout s'éteint.
2. Circuit en dérivation
Les composants sont sur des branches parallèles → plusieurs boucles.
Propriétés
- Le courant se divise aux nœuds
- L'intensité se partage : I = I₁ + I₂ (loi des nœuds)
- La tension est la même aux bornes de chaque branche : U = U₁ = U₂
- Si une branche devient un circuit ouvert, les autres branches alimentées par le générateur idéal continuent de fonctionner
Exemple : les prises de la maison sont en dérivation — un appareil en panne ne coupe pas les autres.
3. Tableau de synthèse
| Série | Dérivation | |
|---|---|---|
| Boucles | 1 seule | Plusieurs |
| Intensité | Même partout | Se divise aux nœuds |
| Tension | Se partage | Même dans chaque branche |
| Panne | Tout s'éteint | Les autres continuent |
4. Vocabulaire des circuits
| Terme | Définition |
|---|---|
| Nœud | Point où se rejoignent au moins 3 fils |
| Branche | Portion de circuit entre 2 nœuds |
| Branche principale | Contient le générateur |
| Branche dérivée | Branches parallèles |
Bilan — Ce qu'il faut retenir
| Notion | Définition |
|---|---|
| Série | 1 boucle, même courant partout |
| Dérivation | Plusieurs boucles, tension identique dans chaque branche |
| Loi des nœuds | I = I₁ + I₂ (le courant se divise) |
| Nœud | Point de bifurcation du courant |
Mots-clés : série, dérivation, nœud, branche, intensité, tension, loi des nœuds
Erreurs fréquentes :
- Confondre série et dérivation (série = 1 boucle, dérivation = plusieurs)
- Penser que la tension se divise en dérivation (c'est l'intensité qui se divise)
Différenciation
- Remédiation : compléter des schémas de circuits en plaçant les composants au bon endroit (lampes, pile, interrupteur) et identifier s'il s'agit d'un circuit en série ou en dérivation
- Approfondissement : prédire l'effet d'une panne (lampe grillée) dans chaque type de circuit — que se passe-t-il pour les autres lampes en série ? en dérivation ?
Ressources associées
- H5P : Circuits série et dérivation (existant)
- H5P : Auto-évaluation électricité 5ème
Navigation
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Un court-circuit est une liaison de très faible résistance, pas une ouverture : il peut entraîner une forte intensité et un échauffement. Une protection peut ensuite ouvrir le circuit. Un moteur bloqué ne constitue pas nécessairement un circuit ouvert. On étudie les courts-circuits par des schémas ou simulations, sans réalisation volontaire avec une pile.