Circuits électriques (1)
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Lors de la conception d'un circuit électrique, qu'il soit résidentiel ou industriel, il est important de bien savoir quelle sera la réaction de chacun des éléments.
Cela permet d'évaluer le type de protection qu'il faudra installer.
De plus, on peut, lorsqu'on connaît les principes de base des circuits électriques, calculer quelle sera la consommation moyenne d'un circuit.
Cette étude vous présentera aussi les circuits en série, parallèles et mixtes.
Loi d'Ohm :
Puissance : P = UI = RI2 =
.
Énergie : W = P x t.
Il est important, avant d'exprimer les lois et les principes du
circuit en série, d'établir la différence entre ce
dernier et le circuit parallèle.
La figure suivante illustre la différence entre les circuits
en série et parallèle. Ainsi, le circuit est dit en série
lorsque les composants sont reliés les uns à la
suite des autres. Par contre,
si deux ou plusieurs éléments ont des points en
commun, on les dit en parallèle.
Circuits en série et parallèle :
Les circuits en série possèdent trois propriétés importantes, à savoir :
- le courant est le même dans tous les éléments (Is = I1 = I2 = I3 = I4) ;
- la somme des tensions aux bornes des charges est égale à la tension aux bornes de la source (Us = U1 + U2 + U3 + U4) ;
- la somme des puissances des charges est égale à la puissance fournie par la source (Ps = P1 + P2 + P3 + P4).
Ces propriétés s'appliquent à tous les circuits en série.
Le calcul de la résistance équivalente (Req) a pour but de faciliter les calculs de puissance, d'énergie et de courant.
Le calcul de la résistance équivalente en série se fait de la façon suivante :Req = R1 + R2 + R3 + …
Exemple d'un circuit en série :
Exemple:
A partir du circuit électrique de la figure 1.26 calculez :
a) le courant dans le circuit ;
b) la tension dans chaque résistance ;
c) la puissance dans chaque résistance ;
d) la puissance totale du circuit.
Solutions :
a) Commencez par calculer la résistance équivalente du circuit, ce qui vous permettra de calculer le courant dans le circuit.
Req = R1 + R2 + R3.
Req = 6+ 10
On calcule le courant dans le circuit à l'aide de la loi d'ohm :
b) Vous pouvez calculer la tension dans chacune des résistances en utilisant la première propriété :
Is = I1 = I2 = I3.
Donc, si Is = 0,5 A = I1 = I2 = I3.
Loi d'ohm U = RI.
U1 = R1 I = 6
U2 = R2 I = 10
U3 = R3 I = 8
Ces calculs vous permettent de vérifier la deuxième propriété des circuits en série.
Us = U1 + U2 + U3 ;
12 V = 3 V + 5 V + 4 V ;
12 V = 12 V.
c) Vous connaissez maintenant la tension, le courant et la valeur de chacune des résistances. Vous pouvez donc calculer la puissance dans chacune d'elles à l'aide de la formule :
P1 = U1 I = 6 V x 0,5 A = 1,5 W ;
P2 = U2 I = 5 V x 0,5 A = 2,5 W ;
P3 = U3 I = 4 V x 0,5 A = 2 W.
d) Le calcul de la puissance totale dans le circuit peut être fait de deux façons différentes.
-
la première consiste à
calculer la puissance de la source :
Ps = Us Is.
Ps = 12 V x 0,5 A = 6 W. -
la deuxième méthode
utilise la troisième propriété des circuits en
série, à savoir :
Ps = P1 + P2 + P3 ;
Ps = 1,5 W + 2,5 W + 2 W ;
Ps = 6 W.
Les circuits en parallèle possèdent, comme ceux en série, 3 propriétés qui nous aident à effectuer les calculs :
- la tension est la même dans tous les éléments (Us = U1 = U2 = U3 = …) ;
- la somme des courants de branches est égale au courant de la source (Is = I1 + I2 + I3 + …) ;
- la somme des puissances des charges est égale à la puissance fournie par la source (Ps = P1 + P2 + P3 + …).
Vous remarquerez que la troisième propriété est identique à celle énoncée pour les circuits en série. Ces 3 propriétés s'appliquent à tous les circuits parallèles.
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