Karamö, le prof virtuelLeçon 12 sur 18
Lampes associées en dérivation
Je sais reconnaître et réaliser un montage de lampes en dérivation et expliquer pourquoi on l'utilise dans les maisons.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Reconnaître un montage en dérivation (plusieurs boucles, des nœuds)
- Observer l'éclat de lampes identiques en dérivation
- Prévoir l'effet d'une lampe dévissée, grillée ou d'un interrupteur dans une branche
- Comparer les montages en série et en dérivation et connaître le danger du court-circuit
Avant de commencer : La leçon « Lampes associées en série » et le schéma normalisé d'un circuit.
1Je découvre
Chez Fatoumata, à Kankan, l'ampoule de la cuisine a grillé ce matin. Pourtant, la lampe du salon et celle de la chambre fonctionnent toujours, et le ventilateur tourne. Fatoumata se souvient de la leçon précédente : dans la guirlande de Mamadou, une seule lampe grillée éteignait toutes les autres. « Les lampes de la maison ne sont donc pas montées en série », se dit-elle.
Autre observation : chaque pièce a son propre interrupteur. Fatoumata peut éteindre la chambre sans éteindre le salon. Et toutes les ampoules brillent bien, même quand on allume toutes les lampes de la maison en même temps.
Comment sont branchées les lampes d'une maison pour fonctionner chacune indépendamment des autres ?
2Je comprends
1. Qu'est-ce qu'un montage en dérivation ?
Des dipôles sont associés en dérivation (on dit aussi en parallèle) lorsque chacun d'eux est branché directement entre les deux mêmes points du circuit, reliés aux bornes du générateur. Le circuit comporte alors plusieurs boucles.
Sur le schéma, on voit des nœuds : un nœud est un point où se rejoignent au moins trois fils. On le dessine par un gros point. La partie du circuit qui contient le générateur s'appelle la branche principale ; les parties qui contiennent chacune une lampe s'appellent les branches dérivées.
Dans ce schéma, le courant qui sort de la pile arrive au nœud N1 et se partage : une partie traverse L1, l'autre traverse L2. Les deux parties se rejoignent au nœud N2 et reviennent à la pile.
2. L'éclat des lampes en dérivation
Avec des lampes identiques et une bonne pile :
- une lampe seule brille normalement ;
- deux ou trois lampes en dérivation brillent chacune presque autant qu'une lampe seule (avec une pile neuve, la différence se voit à peine).
C'est une grande différence avec le montage en série, où les lampes brillaient de plus en plus faiblement. En dérivation, chaque lampe est reliée directement aux bornes du générateur, comme si elle était seule avec lui.
Mais il y a un prix : la pile doit fournir le courant de toutes les branches à la fois. Plus il y a de lampes en dérivation, plus la pile s'use vite.
3. Chaque branche est indépendante
Si l'on dévisse ou si grille la lampe L1, sa branche est ouverte ; mais la boucle de L2 reste fermée : L2 continue de briller.
On peut placer un interrupteur dans chaque branche dérivée : il commande seulement la lampe de sa branche. Un interrupteur placé dans la branche principale commande toutes les lampes à la fois.
| Situation (L1 et L2 en dérivation) | L1 | L2 |
|---|---|---|
| circuit normal | brille | brille |
| L1 dévissée ou grillée | éteinte | brille |
| interrupteur ouvert dans la branche de L1 | éteinte | brille |
| interrupteur ouvert dans la branche principale | éteinte | éteinte |
4. Le danger du court-circuit en dérivation
Si l'on relie par un fil les deux bornes d'une lampe en dérivation, ce fil relie en fait directement les deux nœuds, donc les deux bornes du générateur : c'est un court-circuit du générateur. Le courant passe tout entier par le fil, toutes les lampes s'éteignent, la pile chauffe et s'use très vite. Avec le secteur, cela peut provoquer un incendie : c'est pour cela que les maisons ont des fusibles ou des disjoncteurs qui coupent le courant en cas de court-circuit.
Exemple
Situation : trois lampes identiques L1, L2, L3 sont en dérivation aux bornes d'une pile plate. La lampe L2 grille.
Question : que deviennent L1 et L3 ?
Réponse pas à pas :
- Les lampes sont en dérivation : chacune est dans sa propre boucle avec la pile.
- Le filament cassé de L2 ouvre seulement la branche de L2.
- Les boucles de L1 et de L3 restent fermées.
- Conclusion : L1 et L3 continuent de briller, avec le même éclat qu'avant.
Exemple
Situation : un circuit comprend une pile, un interrupteur K dans la branche principale, et deux lampes L1 et L2 en dérivation ; un interrupteur K1 est placé dans la branche de L1.
Question : K est fermé et K1 est ouvert. Quelles lampes brillent ?
Réponse pas à pas :
- K est fermé : la branche principale laisse passer le courant.
- K1 est ouvert : la branche de L1 est coupée, L1 est éteinte.
- La branche de L2 est fermée : L2 brille.
Si l'on ouvre K, les deux lampes s'éteignent, quel que soit l'état de K1.
Méthode
Pour reconnaître un montage et prévoir son fonctionnement :
- Je cherche des nœuds (points où se rejoignent au moins trois fils). S'il y en a, et plusieurs boucles, les lampes sont en dérivation.
- Je repère la branche principale (celle du générateur) et les branches dérivées.
- Une coupure dans une branche dérivée n'éteint que la lampe de cette branche.
- Une coupure dans la branche principale éteint tout.
- Un fil entre les deux nœuds court-circuite le générateur : tout s'éteint, danger.
5. Série ou dérivation ?
- une seule boucle
- les lampes brillent moins quand on en ajoute
- une lampe grillée éteint tout
- un interrupteur commande tout
- la pile s'use lentement
- plusieurs boucles, avec des nœuds
- chaque lampe brille comme si elle était seule
- une lampe grillée n'éteint qu'elle-même
- un interrupteur par lampe est possible
- la pile s'use plus vite
Dans une maison, toutes les lampes et tous les appareils (ventilateur, téléviseur, réfrigérateur, chargeur) sont branchés en dérivation : chacun reçoit la tension du secteur, fonctionne normalement et peut être allumé ou éteint sans gêner les autres.
3Je retiens
Je retiens
Des lampes sont en dérivation (en parallèle) quand chacune est branchée entre les deux mêmes nœuds : il y a plusieurs boucles.
Un nœud est un point où se rejoignent au moins trois fils ; on le dessine par un gros point.
Des lampes identiques en dérivation brillent chacune comme une lampe seule, mais la pile s'use plus vite.
Une lampe grillée ou dévissée n'éteint que sa branche ; les autres continuent de briller.
Interrupteur dans une branche dérivée : commande sa lampe. Dans la branche principale : commande tout.
Relier les deux bornes d'une lampe en dérivation par un fil court-circuite le générateur : danger.
Les installations électriques des maisons sont en dérivation.
4Erreurs fréquentes
- Penser que deux lampes côte à côte sur un dessin sont forcément en dérivation : il faut regarder les nœuds et les boucles, pas la position.
- Croire qu'en dérivation les lampes brillent moins quand on en ajoute : chacune brille comme une lampe seule.
- Croire qu'un court-circuit d'une lampe en dérivation n'éteint qu'elle : il court-circuite le générateur, tout s'éteint.
- Oublier les gros points des nœuds sur le schéma.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Recopie et complète :
a) Dans un montage en dérivation, il y a plusieurs …
b) Un … est un point où se rejoignent au moins trois fils.
c) Si une lampe en dérivation grille, les autres lampes …
d) Les lampes d'une maison sont montées en …
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a) Dans un montage en dérivation, il y a plusieurs boucles.
b) Un nœud est un point où se rejoignent au moins trois fils.
c) Si une lampe en dérivation grille, les autres lampes continuent de briller.
d) Les lampes d'une maison sont montées en dérivation.
2Exercice 2
Réponds par vrai ou faux et corrige.
a) Deux lampes identiques en dérivation brillent moins qu'une lampe seule.
b) Un interrupteur dans la branche principale commande toutes les lampes.
c) En dérivation, la pile s'use moins vite qu'avec une seule lampe.
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a) Faux : chacune brille comme une lampe seule (avec une bonne pile).
b) Vrai.
c) Faux : la pile s'use plus vite, car elle alimente toutes les branches à la fois.
3Exercice 3
Décris le schéma d'un circuit comprenant une pile, un interrupteur K dans la branche principale et trois lampes L1, L2, L3 en dérivation. Combien y a-t-il de nœuds ? de boucles contenant la pile et une lampe ?
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On dessine la pile et l'interrupteur K sur le côté gauche (branche principale). Du fil du haut et du fil du bas partent trois branches verticales côte à côte, contenant chacune une lampe (L1, L2, L3) ; la dernière branche, tout à droite, est reliée par les coins du rectangle. Les branches de L1 et de L2 partent de points où se rejoignent trois fils : on dessine donc 4 nœuds (2 sur le fil du haut, 2 sur le fil du bas). Il y a trois boucles contenant la pile et une lampe : pile-L1, pile-L2, pile-L3.
4Exercice 4
Deux lampes identiques L1 et L2 sont en dérivation aux bornes d'une pile, avec un interrupteur K dans la branche principale et un interrupteur K2 dans la branche de L2. Complète : quelles lampes brillent ?
a) K fermé, K2 fermé ;
b) K fermé, K2 ouvert ;
c) K ouvert, K2 fermé ;
d) K fermé, K2 fermé, L1 grillée.
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a) K et K2 fermés : L1 et L2 brillent.
b) K fermé, K2 ouvert : L1 brille, L2 est éteinte.
c) K ouvert : la branche principale est coupée, L1 et L2 sont éteintes.
d) L1 grillée : L1 est éteinte, L2 brille (sa branche reste fermée).
5Exercice 5
Alpha veut éclairer deux cases de la concession familiale avec une batterie et deux lampes identiques. Il hésite entre un montage en série et un montage en dérivation.
a) Quel montage lui conseilles-tu ? Donne deux raisons.
b) Quel inconvénient ce montage présente-t-il pour la batterie ?
c) Son petit frère veut relier par un fil les deux bornes d'une lampe « pour voir ». Explique le danger.
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a) Le montage en dérivation : chaque lampe brille autant qu'une lampe seule ; si une lampe grille, l'autre case reste éclairée ; il peut mettre un interrupteur par case.
b) La batterie fournit le courant des deux lampes à la fois : elle se décharge plus vite.
c) Relier les deux bornes d'une lampe en dérivation par un fil revient à relier directement les deux bornes de la batterie : c'est un court-circuit. Le fil et la batterie peuvent chauffer très fort, ce qui peut provoquer des brûlures ou un incendie. Il ne faut jamais le faire.
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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