Karamö, le prof virtuelLeçon 11 sur 18
Lampes associées en série
Je sais reconnaître et réaliser un montage de lampes en série et prévoir ce qui se passe quand on ajoute, enlève ou court-circuite une lampe.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir et reconnaître un montage en série (une seule boucle)
- Observer l'éclat des lampes en série
- Prévoir l'effet d'une lampe dévissée ou grillée dans un circuit en série
- Connaître l'effet d'un court-circuit sur une lampe en série
Avant de commencer : Les leçons « Le circuit électrique » et « Schématiser et monter un circuit électrique ».
1Je découvre
Pour la fête de fin d'année de l'école, à Pita, Mamadou décore la classe avec une guirlande de petites lampes. Mais au moment de la brancher, une seule petite lampe est dévissée… et toute la guirlande reste éteinte ! Il cherche longtemps la lampe fautive.
En classe, le professeur propose une expérience. Avec une pile plate et une lampe, la lampe brille bien. Puis il ajoute une deuxième lampe identique, à la suite de la première, dans la même boucle : les deux lampes brillent, mais plus faiblement. Avec une troisième lampe, elles brillent encore moins.
Mamadou s'interroge : pourquoi une seule lampe dévissée éteint-elle toutes les autres ? Et pourquoi les lampes brillent-elles moins quand on en ajoute ?
Comment se comportent des lampes branchées les unes à la suite des autres dans un circuit ?
2Je comprends
1. Qu'est-ce qu'un montage en série ?
Des dipôles sont associés en série lorsqu'ils sont branchés les uns à la suite des autres, de façon à former une seule boucle avec le générateur. Le courant qui sort de la pile traverse successivement chaque dipôle avant de revenir à la pile : il n'a qu'un seul chemin possible.
Sur le schéma, on reconnaît un circuit en série à ce qu'il n'y a qu'un seul rectangle, sans aucune bifurcation (aucun point où les fils se séparent).
2. L'éclat des lampes en série
Avec des lampes identiques et la même pile :
- une lampe seule brille normalement ;
- deux lampes en série brillent toutes les deux de la même façon, mais plus faiblement qu'une lampe seule ;
- trois lampes en série brillent encore plus faiblement.
Plus on ajoute de lampes en série, moins elles brillent. Le même courant traverse toutes les lampes, mais il est plus faible quand il y a plus de lampes à traverser : chaque lampe « freine » un peu le courant.
L'ordre des lampes dans la boucle ne change rien : si l'on échange L1 et L2, elles brillent de la même façon.
3. Une lampe dévissée ou grillée éteint tout
Si l'on dévisse une lampe, ou si son filament est cassé (lampe grillée), le circuit est coupé à cet endroit : il devient un circuit ouvert. Comme il n'y a qu'un seul chemin, le courant ne circule plus nulle part : toutes les lampes s'éteignent.
C'est exactement ce qui est arrivé à la guirlande de Mamadou : ses lampes étaient montées en série.
Pour la même raison, dans un circuit en série, un seul interrupteur, placé n'importe où dans la boucle, commande toutes les lampes en même temps.
4. Le court-circuit d'une lampe
On court-circuite une lampe quand on relie ses deux bornes par un simple fil conducteur. Le courant passe alors par le fil (le chemin le plus facile) et ne traverse plus la lampe : elle s'éteint. Les autres lampes de la boucle, qui ont moins de « freins », brillent davantage.
Attention : court-circuiter directement la pile (relier ses deux bornes par un fil sans lampe) est dangereux : la pile chauffe et s'use très vite. Avec une batterie ou le secteur, cela peut provoquer un incendie. On ne le fait jamais.
| Action sur L1 (deux lampes en série) | L1 | L2 |
|---|---|---|
| rien (circuit normal) | brille faiblement | brille faiblement |
| on dévisse L1 | éteinte | éteinte |
| L1 grillée | éteinte | éteinte |
| on court-circuite L1 par un fil | éteinte | brille plus fort (comme une lampe seule) |
Exemple
Situation : trois lampes identiques L1, L2, L3 sont en série avec une pile plate et un interrupteur fermé. La lampe L2 grille.
Question : que se passe-t-il pour L1 et L3 ? Explique.
Réponse pas à pas :
- Les lampes sont en série : il n'y a qu'une seule boucle.
- Le filament de L2 est cassé : le circuit est ouvert à cet endroit.
- Le courant ne peut plus circuler dans la boucle.
- Conclusion : L1 et L3 s'éteignent aussi.
Exemple
Situation : deux lampes identiques L1 et L2 sont en série avec une pile. Hawa relie les deux bornes de L2 avec un fil.
Question : qu'observe-t-elle ?
Réponse pas à pas :
- Le fil relie les deux bornes de L2 : L2 est court-circuitée.
- Le courant passe par le fil et ne traverse plus L2 : L2 s'éteint.
- Il ne reste plus qu'une lampe à traverser dans la boucle : L1 brille plus fort, comme une lampe seule.
Méthode
Pour prévoir ce qui se passe dans un circuit en série :
- Je vérifie qu'il n'y a qu'une seule boucle (aucune bifurcation) : c'est un montage en série.
- Si un élément est coupé (lampe dévissée ou grillée, interrupteur ouvert), tout s'éteint.
- Si l'on ajoute une lampe identique, toutes brillent moins.
- Si l'on court-circuite une lampe, elle s'éteint et les autres brillent plus.
5. Avantages et inconvénients
- un seul chemin : montage simple, peu de fils
- un seul interrupteur commande tout
- facile à réaliser avec peu de matériel
- une lampe grillée éteint toutes les autres
- plus on ajoute de lampes, moins elles brillent
- difficile de trouver la lampe en panne
C'est pourquoi les lampes des maisons ne sont pas montées en série : si une ampoule grillait dans la chambre, le salon et la cuisine seraient aussi dans le noir ! On utilise un autre montage, que tu étudieras dans la leçon suivante : le montage en dérivation.
3Je retiens
Je retiens
Des lampes sont en série quand elles forment une seule boucle avec le générateur : le courant n'a qu'un seul chemin.
Des lampes identiques en série brillent de la même façon, mais d'autant plus faiblement qu'elles sont nombreuses.
L'ordre des lampes en série ne change rien.
Si une lampe est dévissée ou grillée, le circuit est ouvert : toutes les lampes s'éteignent.
Un seul interrupteur, placé n'importe où, commande toutes les lampes.
Une lampe court-circuitée par un fil s'éteint ; les autres brillent plus. Ne jamais court-circuiter la pile.
4Erreurs fréquentes
- Croire que la première lampe « prend tout le courant » et brille plus que la deuxième : des lampes identiques en série brillent de la même façon.
- Penser qu'une lampe grillée n'éteint qu'elle-même : en série, elle coupe la seule boucle, tout s'éteint.
- Confondre dévisser une lampe (circuit ouvert, tout s'éteint) et la court-circuiter (elle seule s'éteint, les autres brillent plus).
- Relier les deux bornes de la pile par un fil pour « tester » : c'est un court-circuit dangereux.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Recopie et complète :
a) Dans un montage en série, les dipôles forment une seule …
b) Plus on ajoute de lampes identiques en série, plus elles brillent …
c) Si une lampe en série est grillée, les autres …
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a) Dans un montage en série, les dipôles forment une seule boucle.
b) Plus on ajoute de lampes identiques en série, plus elles brillent faiblement.
c) Si une lampe en série est grillée, les autres s'éteignent.
2Exercice 2
Réponds par vrai ou faux et corrige.
a) Dans un circuit en série, l'interrupteur doit toujours être placé juste après la borne +.
b) Deux lampes identiques en série brillent de la même façon.
c) Si on court-circuite une lampe en série, toutes les lampes s'éteignent.
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a) Faux : en série, l'interrupteur commande tout, quelle que soit sa place dans la boucle.
b) Vrai.
c) Faux : seule la lampe court-circuitée s'éteint ; les autres brillent plus.
3Exercice 3
Décris le schéma d'un circuit comprenant une pile, un interrupteur fermé et trois lampes L1, L2 et L3 en série. Combien de boucles comporte-t-il ?
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Un seul rectangle : la pile sur un côté (trait long et fin +, trait court et épais −), l'interrupteur fermé (trait continu) et les trois lampes (cercles avec une croix) placés les uns après les autres sur les autres côtés, reliés par des fils droits, sans bifurcation. Le circuit comporte une seule boucle.
4Exercice 4
Deux lampes identiques L1 et L2 sont en série avec une pile plate et un interrupteur fermé. Pour chaque cas, dis ce que deviennent L1 et L2 :
a) on dévisse L1 ;
b) on ouvre l'interrupteur ;
c) on relie les deux bornes de L1 par un fil ;
d) on ajoute une troisième lampe identique L3 en série.
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a) L1 dévissée : le circuit est ouvert, L1 et L2 sont éteintes.
b) Interrupteur ouvert : le circuit est ouvert, L1 et L2 sont éteintes.
c) L1 court-circuitée : L1 s'éteint, L2 brille plus fort (comme une lampe seule).
d) Trois lampes en série : L1, L2 et L3 brillent toutes de la même façon, mais plus faiblement qu'avant.
5Exercice 5
La guirlande de Mamadou compte 20 petites lampes en série. Elle ne s'allume plus.
a) Pourquoi une seule lampe grillée suffit-elle à éteindre toute la guirlande ?
b) Mamadou possède une lampe neuve identique. Propose une méthode pour trouver la lampe grillée.
c) Pourquoi n'utilise-t-on pas ce type de montage pour les lampes d'une maison ?
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a) Les lampes sont en série : il n'y a qu'une boucle. Le filament cassé de la lampe grillée ouvre le circuit, le courant ne circule plus dans aucune lampe.
b) Il débranche la guirlande. Il remplace une première lampe par la lampe neuve, puis rebranche : si la guirlande s'allume, la lampe retirée était grillée. Sinon, il remet la lampe d'origine et recommence avec la lampe suivante, une par une, jusqu'à ce que la guirlande s'allume.
c) Dans une maison, une ampoule grillée éteindrait toutes les autres, et les lampes brilleraient de moins en moins à mesure qu'on en ajoute. On préfère le montage en dérivation.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
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