Les circuits électriques simples

BD d’introduction : Le fil rouge

Schéma d’un circuit électrique

Lorsqu’on schématise le circuit d’un montage, on place les dipôles dans le même ordre, le même sens et reliés entre eux de la même façon que dans le montage (ou le dessin). De plus, on respecte les règles suivantes :

  • le schéma se trace à la règle ;
  • la ou les boucles forment des rectangles ;
  • les dipôles sont centrés sur les fils.

Exemple :

Schémas de circuits

  1. Aucune erreur, les dipôles sont branchés dans le bon sens (la DEL laisse passer le courant donc la barre du symbole est du côté de la borne – de la pile) et le bon ordre (borne + de la pile côté DEL et borne – de la pile côté lampe).
  2. Aucune erreur, on peut placer les dipôles sur n’importe quels fils…
  3. Aucune erreur, on peut placer les dipôles sur n’importe quels fils…
  4. Les fils ne sont pas droits et ne forment pas un rectangle (on peut le tolérer dans certains cas pour des raisons de clarté).
  5. Les deux bornes de la lampe ne sont pas alignées.(elles doivent être toutes les deux verticales ou toutes les deux horizontales).
  6. Le sens n’est pas respecté, les bornes de la pile sont inversées.
  7. Les dipôles ne sont pas centrés sur le fils (le schéma n’est pas faux en soi mais c’est une bonne habitude de centrer les dipôles).
  8. Les dipôles sont placés dans le mauvais ordre (ici, ça ne change pas le fonctionnement du circuit mais le schéma ne représente pas correctement le montage).

Montage

Lorsqu’on réalise un montage à partir d’un schéma, on place les dipôles dans le même ordre et le même sens que sur le schéma. On les relie avec des fils de connexion de la même façon que sur le schéma en respectant le code de couleur suivant1 :

  • les fils qui sont reliés à la borne – du générateur sont noirs ;
  • tous les autres fils sont rouges ;
  • on fait comme si les interrupteurs n’existaient pas pour le choix de la couleur des fils.

Le sens du courant

Dans un circuit électrique, le courant circule toujours de la borne + vers la borne – du générateur en suivant une boucle qu’on peut représenter de la façon suivante :

Boucle de courant

La flèche indique le sens du courant.

Certains dipôles fonctionnent différemment selon le sens dans lequel ils sont branchés. Par exemple la diode ne laisse passer le courant que s’il circule dans le même sens que la flèche de son symbole – elle bloque le courant s’il entre par la barre de son symbole.

Fonctionnement d’une diode

Attention : comme pour l’interrupteur, si le courant est bloqué à un endroit de la boucle, il ne circule pas sur toute la boucle !

La DEL fonctionne de la même façon que la diode sauf qu’elle brille quand elle laisse passer le courant et reste éteinte lorsqu’elle bloque le courant.

Court-circuit

Lorsqu’un dipôle a ses deux bornes reliées directement entre elles par un même fil, on dit qu’il est mis en court-circuit. La boucle de courant ne passe plus par le dipôle (qui ne fonctionne donc plus) mais passe par le court-circuit.

Court-circuit

Attention : le court-circuit est dangereux lorsqu’il est réalisé aux bornes du générateur. Dans ce cas, la boucle de courant ne passe que par le générateur. Le courant n’est plus « freiné » par aucun dipôle et l’intensité du courant peut alors devenir importante au point de pouvoir provoquer un incendie. Il n’est pas toujours facile de prévoir qu’on va réaliser un court-circuit du générateur lorsqu’on réalise un branchement donc il faut être prudent.

Court-circuit du générateur

Pour se protéger de ce type de court-circuit, on peut ajouter un fusible dans le circuit. Il s’agit d’un fil métallique très fin enfermé dans une petite capsule en verre et qui fond dès que le courant devient trop important. Lorsque le fil a fondu, le circuit est ouvert et le courant ne circule plus.

Les deux types de circuit

Du point de vue de leur fonctionnement, on distingue deux types de circuit.

Les circuits en série

Les circuits en série ne comportent qu’une seule boucle.

Plus on ajoute de dipôles dans le circuit et plus le courant qui y circule est faible.

Circuit en série

Les circuits en dérivation

Les circuits en dérivation comportent plusieurs boucles (attention : chaque boucle passe par le générateur).

Circuit en dérivation

Dans un circuit en dérivation, chaque boucle fonctionne indépendamment des autres. L’ajout d’un dipôle sur une nouvelle boucle ne modifie pas le comportement des autres boucles. De même, l’ouverture ou la fermeture d’un interrupteur sur une autre boucle n’a pas d’influence sur les autres boucles (sauf si l’interrupteur fait partie de plusieurs boucles).

Dans une maison, tous les appareils sont branchés en dérivation : on ne souhaite pas que la lumière baisse dans une pièce quand on l’allume dans une autre, de même qu’on ne souhaite pas que tous les appareils électriques s’éteignent si une lampe grille…

Dans le cas d’un circuit en dérivation, on définit les termes suivants :

  • un nœud : c’est un point du circuit où se croisent au mois trois fils ;
  • une branche : c’est une portion du circuit qui se trouve entre deux nœuds consécutifs. On distingue la branche principale qui est celle où se trouve le générateur et les autres branches qu’on appelle les branches dérivées.

Nœuds et branches

Crédits

Les dessins de circuits électriques sont faits à partir de la banque de montages en trois dimensions réalisée par Raphaëlle Darne et Stéphane Bois et sont sous licence CC-BY-NC-SA.

Les schémas sont sous la licence précisée dans la page À propos.

Notes

  1. Le code couleur ne sert qu’à la clarté du montage, il ne change pas son fonctionnement.