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Récepteurs en Série et en Parallèle : Analyse et Exemples

Découvrez comment les récepteurs électriques se comportent lorsqu'ils sont connectés en série et en parallèle dans un circuit en courant continu. Étudiez les caractéristiques de chaque configuration et les méthodes de calcul associées.

Introduction : Associations de Récepteurs

Dans un circuit électrique, les récepteurs peuvent être connectés de différentes manières. Les deux configurations les plus courantes sont en série et en parallèle. Chaque configuration a des propriétés spécifiques qui influencent le comportement du circuit.

Récepteurs en Série

Des récepteurs sont dits en série lorsqu'ils sont connectés les uns à la suite des autres, formant une seule boucle. Cela signifie que le même courant électrique traverse tous les récepteurs. Imaginez un chemin unique où tous les récepteurs se trouvent sur le même itinéraire. La tension totale aux bornes de l'ensemble des récepteurs est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque récepteur.

  • Courant : Le courant est le même dans tous les récepteurs: I = I1 = I2 = ... = In
  • Tension : La tension totale est la somme des tensions individuelles: U = U1 + U2 + ... + Un
  • Résistance équivalente (si ce sont des résistances) : La résistance équivalente est la somme des résistances individuelles: Req = R1 + R2 + ... + Rn

Récepteurs en Parallèle

Des récepteurs sont dits en parallèle lorsqu'ils sont connectés de manière à ce que leurs bornes soient communes. Cela signifie que la tension est la même aux bornes de tous les récepteurs, mais le courant se divise entre les différentes branches. Imaginez plusieurs chemins distincts reliant les mêmes deux points.

  • Courant : Le courant total est la somme des courants dans chaque branche: I = I1 + I2 + ... + In
  • Tension : La tension est la même aux bornes de chaque récepteur: U = U1 = U2 = ... = Un
  • Résistance équivalente (si ce sont des résistances) : L'inverse de la résistance équivalente est la somme des inverses des résistances individuelles: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

Exemples Concrets

  • Lampes en série : Si une lampe grille dans un circuit en série, toutes les autres lampes s'éteignent, car le circuit est interrompu.
  • Lampes en parallèle : Si une lampe grille dans un circuit en parallèle, les autres lampes continuent de fonctionner, car le courant peut toujours circuler dans les autres branches.

Calculs en Série et en Parallèle (avec des résistances)

Série : Supposons deux résistances R1 = 10 Ω et R2 = 20 Ω en série. La résistance équivalente est Req = 10 + 20 = 30 Ω. Parallèle : Supposons deux résistances R1 = 10 Ω et R2 = 20 Ω en parallèle. L'inverse de la résistance équivalente est 1/Req = 1/10 + 1/20 = 3/20, donc Req = 20/3 ≈ 6.67 Ω.

Applications Pratiques

La connaissance des associations de récepteurs est essentielle pour concevoir des circuits électriques fonctionnels et efficaces. Par exemple, dans un circuit d'éclairage domestique, les lampes sont généralement branchées en parallèle pour que chaque lampe puisse fonctionner indépendamment des autres. Dans les guirlandes lumineuses, les ampoules peuvent être connectées en série.

Ce qu'il faut retenir

  • Les récepteurs peuvent être connectés en série ou en parallèle.
  • En série, le courant est le même dans tous les récepteurs, et la tension totale est la somme des tensions individuelles.
  • En parallèle, la tension est la même aux bornes de chaque récepteur, et le courant total est la somme des courants individuels.
  • La résistance équivalente de résistances en série est la somme des résistances individuelles.
  • L'inverse de la résistance équivalente de résistances en parallèle est la somme des inverses des résistances individuelles.

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FAQ

  • Pourquoi les lampes dans une maison sont-elles généralement branchées en parallèle ?

    Les lampes sont branchées en parallèle pour que chaque lampe puisse fonctionner indépendamment des autres. Si une lampe grille, les autres continuent de fonctionner.
  • Qu'arrive-t-il si une ampoule grille dans un circuit en série ?

    Si une ampoule grille dans un circuit en série, toutes les ampoules s'éteignent, car le circuit est interrompu.
  • Comment calculer la résistance équivalente de deux résistances en parallèle ?

    L'inverse de la résistance équivalente est la somme des inverses des résistances individuelles: 1/Req = 1/R1 + 1/R2. On en déduit Req = (R1 * R2) / (R1 + R2).