Câblage du circuit
Jusqu'à présent, nous avons analysé des circuits à batterie unique et à résistance unique sans tenir compte des fils de connexion entre les composants, tant qu'un circuit complet est formé. La longueur du fil ou la « forme » du circuit importe-t-elle pour nos calculs ? Regardons quelques schémas de circuit et découvrons :
Lorsque nous dessinons des fils reliant les points d'un circuit électrique, nous supposons généralement que ces fils ont une résistance négligeable. En tant que tels, ils n'apportent aucun effet appréciable à la résistance globale du circuit, et donc la seule résistance à laquelle nous devons faire face est la résistance des composants. Dans les circuits ci-dessus, la seule résistance provient des résistances de 5 Ω, c'est donc tout ce que nous considérerons dans nos calculs.
Dans la vraie vie, les fils métalliques le font ont une résistance (et les sources d'alimentation aussi !), mais ces résistances sont généralement tellement plus petites que la résistance présente dans les autres composants du circuit qu'elles peuvent être ignorées en toute sécurité. Des exceptions à cette règle existent dans le câblage du système d'alimentation, où même de très petites quantités de résistance de conducteur peuvent créer des chutes de tension importantes compte tenu des niveaux de courant normaux (élevés).
Points électriques communs dans un circuit
Si la résistance du fil de connexion est très faible ou nulle, nous pouvons considérer les points connectés dans un circuit comme étant électriquement communs . C'est-à-dire que les points 1 et 2 des circuits ci-dessus peuvent être physiquement reliés étroitement ou éloignés l'un de l'autre, et cela n'a pas d'importance pour les mesures de tension ou de résistance relatives à ces points.
Il en va de même pour les points 3 et 4. C'est comme si les extrémités de la résistance étaient fixées directement aux bornes de la batterie, en ce qui concerne nos calculs de la loi d'Ohm et nos mesures de tension.
C'est utile à savoir, car cela signifie que vous pouvez redessiner un schéma de circuit ou recâbler un circuit, en raccourcissant ou en allongeant les fils comme vous le souhaitez sans affecter sensiblement le fonctionnement du circuit. Tout ce qui compte, c'est que les composants s'attachent les uns aux autres dans le même ordre.
Cela signifie également que les mesures de tension entre des ensembles de points « électriquement communs » seront les mêmes. C'est-à-dire que la tension entre les points 1 et 4 (directement aux bornes de la batterie) sera la même que la tension entre les points 2 et 3 (directement aux bornes de la résistance). Examinez de près le circuit suivant et essayez de déterminer quels points sont communs entre eux :
Ici, nous n'avons que 2 composants hors fils :la batterie et la résistance. Bien que les fils de connexion empruntent un chemin alambiqué pour former un circuit complet, il existe plusieurs points électriquement communs dans le chemin du courant. Les points 1, 2 et 3 sont tous communs les uns aux autres, car ils sont directement reliés entre eux par un fil. Il en va de même pour les points 4, 5 et 6.
La tension entre les points 1 et 6 est de 10 volts, provenant directement de la batterie. Cependant, comme les points 5 et 4 sont communs à 6, et les points 2 et 3 communs à 1, ce même 10 volts existe également entre ces autres paires de points :
Étant donné que les points électriquement communs sont reliés entre eux par un fil (à résistance nulle), il n'y a pas de chute de tension significative entre eux, quelle que soit la quantité de courant passant de l'un à l'autre à travers ce fil de connexion. Ainsi, si nous devions lire les tensions entre les points communs, nous devrions afficher (pratiquement) zéro :
Calcul de la chute de tension avec la loi d'Ohm
Cela a aussi du sens mathématiquement. Avec une batterie de 10 volts et une résistance de 5 Ω, le courant du circuit sera de 2 ampères. La résistance du fil étant nulle, la chute de tension sur tout tronçon de fil continu peut être déterminée par la loi d'Ohm en tant que telle :
Il devrait être évident que la chute de tension calculée sur toute longueur ininterrompue de fil dans un circuit où le fil est supposé avoir une résistance nulle sera toujours nulle, quelle que soit l'amplitude du courant, puisque zéro multiplié par quoi que ce soit est égal à zéro.
Étant donné que les points communs d'un circuit présenteront les mêmes mesures de tension et de résistance relatives, les fils reliant les points communs sont souvent étiquetés avec la même désignation. Cela ne veut pas dire que le terminal les points de connexion sont étiquetés de la même manière, juste les fils de connexion. Prenons ce circuit comme exemple :
Les points 1, 2 et 3 sont tous communs les uns aux autres, de sorte que le point de connexion de fil 1 à 2 est étiqueté de la même manière (fil 2) que le point de connexion de fil 2 à 3 (fil 2). Dans un circuit réel, le fil qui s'étend du point 1 au point 2 peut même ne pas être de la même couleur ou de la même taille que le fil reliant les points 2 à 3, mais ils doivent porter exactement la même étiquette. Il en va de même pour les fils reliant les points 6, 5 et 4.
La chute de tension doit être égale à zéro dans les points communs
Savoir que les points électriques communs ont une chute de tension nulle entre eux est un principe de dépannage précieux. Si je mesure la tension entre des points d'un circuit censés être communs, je devrais lire zéro.
Si, cependant, je lis une tension substantielle entre ces deux points, alors je sais avec certitude qu'ils ne peuvent pas être directement connectés ensemble. Si ces points sont supposés être électriquement commun mais ils s'enregistrent autrement, alors je sais qu'il y a une "défaillance ouverte" entre ces points.
Une tension nulle signifie techniquement une tension négligeable
Une dernière remarque :pour la plupart des applications pratiques, on peut supposer que les conducteurs de fil possèdent une résistance nulle d'un bout à l'autre. En réalité, cependant, il y aura toujours une petite quantité de résistance rencontrée le long d'un fil, à moins qu'il ne s'agisse d'un fil supraconducteur. Sachant cela, nous devons garder à l'esprit que les principes appris ici sur les points électriques communs sont tous valables dans une large mesure, mais pas à un absolu degré.
C'est-à-dire que la règle selon laquelle les points électriquement communs sont garantis pour avoir une tension nulle entre eux est plus précisément énoncée en tant que telle :les points électriquement communs auront très peu la tension a chuté entre eux. Cette petite trace de résistance pratiquement inévitable trouvée dans n'importe quel morceau de fil de connexion est liée à créer une petite tension sur toute la longueur de celui-ci lorsque le courant est conduit.
Tant que vous comprenez que ces règles sont basées sur l'idéal conditions, vous ne serez pas perplexe lorsque vous rencontrerez une condition semblant être une exception à la règle.
AVIS :
- Les fils de connexion dans un circuit sont supposés avoir une résistance nulle, sauf indication contraire.
- Les fils d'un circuit peuvent être raccourcis ou rallongés sans affecter le fonctionnement du circuit. Tout ce qui compte, c'est que les composants soient attachés les uns aux autres dans le même ordre.
- Les points directement connectés ensemble dans un circuit par une résistance nulle (fil) sont considérés comme électriquement communs .
- Les points électriques communs, avec une résistance nulle entre eux, auront une chute de tension nulle entre eux, quelle que soit l'amplitude du courant (idéalement).
- Les lectures de tension ou de résistance référencées entre des ensembles de points électriques communs seront les mêmes.
- Ces règles s'appliquent à idéal conditions, où les fils de connexion sont supposés posséder une résistance absolument nulle. Dans la vraie vie, ce ne sera probablement pas le cas, mais les résistances des fils doivent être suffisamment faibles pour que les principes généraux énoncés ici restent valables.
FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :
- Fiche de travail sur les circuits simples
- Fiche de travail du circuit élémentaire
- Fiche de travail du circuit diviseur de tension
Technologie industrielle