Quelle Ampoule Brille le Plus : Série vs Parallèle ? Comprendre la Physique

Deux Ampoules de 80W & 100W Connectées en Série & Parallèle – Laquelle Brillera le Plus ?

La question la plus déroutante que nous recevons est : si deux ampoules sont connectées en série puis en parallèle, laquelle brillera le plus et quelles sont les raisons exactes ? Eh bien, il y a beaucoup d'infos sur le web, mais nous allons entrer dans les détails étape par étape pour calculer les valeurs exactes et lever la confusion.

Gardez à l'esprit que l'ampoule ayant une résistance élevée et dissipant plus de puissance dans le circuit (peu importe série ou parallèle) brillera le plus. En d'autres termes, la luminosité de l'ampoule dépend de la tension, du courant (V x I = Puissance) ainsi que de la résistance.

Aussi, gardez à l'esprit que la puissance dissipée en Watts n'est pas l'unité de luminosité. L'unité de luminosité est le lumen (dénommé lm, unité dérivée SI du flux lumineux) aussi connue sous le nom de candela (unité de base de l'intensité lumineuse). Mais la luminosité est directement proportionnelle à la puissance de l'ampoule. C'est pourquoi plus une ampoule utilise de watts, plus elle brillera.

Article connexe : Schémas & Tutoriels d'Installation de Câblage Électrique Domestique

Lorsque les Ampoules sont Connectées en Série

Puissances nominales des ampoules différentes et connectées dans un circuit série :

Supposons que nous ayons deux ampoules de 80W (Ampoule 1) et 100W (Ampoule 2), tensions nominales des deux ampoules 220V et connectées en série avec une tension d'alimentation de 220V CA. Dans ce cas, l'ampoule avec une résistance élevée et plus de dissipation de puissance brillera plus que l'autre. C'est-à-dire Ampoule 80W (1) brillera plus et ampoule (2) de 100W sera plus faible en connexion série. En bref, en série, les deux ampoules ont le même courant les traversant. L'ampoule avec la résistance la plus élevée aura une plus grande chute de tension à ses bornes et donc une dissipation de puissance et une luminosité plus élevées. Comment ? Voyons les calculs et exemples ci-dessous.

• Article connexe : Pourquoi la Broche de Terre est Plus Épaisse et Plus Longue dans une Fiche 3 Broches ?

Puissance

P = V x I ou P = I² R ou P = V²/R

Maintenant, la résistance de l'Ampoule 1 (80W) ;

Nous savons que le courant est le même et les tensions sont additives dans un circuit série mais la tension nominale des ampoules est 220V. C'est-à-dire :

Tension en circuit série : V_T = V₁ + V₂ + V₃ …+ V_n

Courant en circuit série : I_T = I₁ = I₂ = I₃ …I_n

Donc_,

R = V² / P₈₀

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605Ω

Et, la résistance de l'Ampoule 2 (100W) ;

R = V² / P₁₀₀

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484Ω

Maintenant, Courant ;

I = V/R

= V / (R_80W + R_100W)

= 220V / (605Ω + 484Ω)

I = 0,202A

Maintenant,

Puissance dissipée par l'Ampoule 1 (80W)

P = I²R

P_80W = (0,202A)² x 605Ω

P_80W = 24,68 W

Puissance dissipée par l'Ampoule 2 (100W)

P = I²R₁₀₀

P_100W = (0,202A)² x 484Ω

P_100W = 19,74 W

• Article connexe : Pourquoi le Transport d'Énergie Électrique est Multiple de 11, c'est-à-dire 11kV, 22kV, 66kV, etc. ?

Donc, prouvé que la puissance dissipée P_80W > P_100W c'est-à-dire l'Ampoule 1 (80W) a une dissipation de puissance supérieure à l'ampoule 2 (100W). Par conséquent, l'ampoule 80W est plus brillante que l'ampoule 100W lorsqu'elles sont connectées en série.

Vous pouvez aussi trouver la chute de tension aux bornes de chaque ampoule puis trouver la dissipation de puissance par P = V x I comme suit pour vérifier le cas.

V = I x R ou I = V/R ou R = V/I … (Loi d'Ohm de base)

Pour l'Ampoule 1 (80W)

V₈₀ = I x R₈₀ = 0,202 x 605Ω = 122,3V

V₈₀ = 122,3V

Pour l'Ampoule 2 (100W)

V₁₀₀ = I x R₁₀₀ = 0,202 x 484Ω = 97,7V

V₁₀₀ = 97,7V

• Article connexe : À quoi Servent les Boules de Signalisation Colorées sur les Lignes Électriques ?

Maintenant,

Puissance dissipée par l'Ampoule 1 (80W)

P = V²₈₀/R₈₀

P_80W = 122,3²V / 605Ω

P_80W = 24,7 W

Puissance dissipée par l'Ampoule 2 (100W)

P = V²₁₀₀/R₁₀₀

P_100W = 97,72²V / 484Ω

P_100W = 19,74 W

Tension Totale dans le circuit série

V_T = V₈₀ + V₁₀₀ = 122,3 + 97,7 = 220V

Encore prouvé que l'ampoule 80W a une dissipation de puissance supérieure à l'ampoule 100W lorsqu'elles sont connectées en série. Donc, l'ampoule 80W brillera plus que l'ampoule 100W lorsqu'elles sont connectées en série.

• Article connexe : Guide Complet sur l'Installation de Panneaux Solaires. Procédure Pas à Pas avec Calculs & Schémas

Lorsque les Ampoules sont Connectées en Parallèle

Puissances nominales des ampoules différentes et connectées dans un circuit parallèle :

Maintenant, nous avons les mêmes deux ampoules de 80W (Ampoule 1) et 100W (Ampoule 2) connectées en parallèle sur la tension d'alimentation de 220V CA. Dans ce cas, le même phénomène se produit, c'est-à-dire l'ampoule avec plus de courant et une dissipation de puissance élevée brillera plus que l'autre. Cette fois, l'Ampoule 100W (2) brillera plus et l'ampoule 1 de 80W sera plus faible. En bref, en parallèle, les deux ampoules ont la même tension à leurs bornes. L'ampoule avec la résistance la plus faible conduira plus de courant et aura donc une dissipation de puissance et une luminosité plus élevées. Perplexe ? Car le cas s'est inversé. Voyons les calculs et exemples ci-dessous pour lever la confusion.

Puissance

P = V x I ou P = I² R ou P = V²/R

Maintenant, la résistance de l'Ampoule 1 (80W) ;

• Article connexe : Que Sont les Petits Cylindres dans les Cordons d'Alimentation & Câbles ?

Nous savons que les tensions sont les mêmes dans le circuit parallèle et la tension nominale des ampoules est 220V. C'est-à-dire :

Tension en Circuit Parallèle : V_T = V₁ = V₂ = V3 …V_n

Courant en circuit parallèle : I_T = I₁ + I₂ + I₃ …I_n

Donc_,

R = V² / P

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605Ω

Et, la résistance de l'Ampoule 2 (100W) ;

R = V² / P

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484Ω

Maintenant,

Puissance dissipée par l'Ampoule 1 (80W) car les tensions sont les mêmes dans un circuit parallèle.

P = V²/R₁

P_80W = (220V)² / 605Ω

P_80W = 80 W

Puissance dissipée par l'Ampoule 2 (100W)

P = V²/R₂

P_100W = (220V)² / 484Ω

P_100W = 100 W

Donc, prouvé P_100W > P_80W c'est-à-dire l'Ampoule 2 (100W) a une dissipation de puissance supérieure à l'ampoule 1 (80W). Par conséquent, l'ampoule 100W est plus brillante que l'ampoule 80W lorsqu'elles sont connectées en parallèle.

Pour vérifier le cas ci-dessus, vous pouvez aussi trouver le courant pour chaque ampoule puis trouver la dissipation de puissance par P = V x I comme suit. Nous avons utilisé la tension nominale de l'ampoule qui est 220V.

I = P / V

Pour l'Ampoule 1 (80W)

I₈₀ = P₈₀ / 220 = 80W / 220 = 0,364A

I₈₀ = 0,364A

Pour l'Ampoule 2 (100W)

I₁₀₀ = P₁₀₀ / 220 = 100W / 220 = 0,455A

I₁₀₀ = 0,455A

Maintenant,

Puissance dissipée par l'Ampoule 1 (80W) car les tensions sont les mêmes dans le circuit parallèle.

P = I²R₁

P_80W = 0,364²A x 605Ω

P_80W = 80 W

Puissance dissipée par l'Ampoule 2 (100W)

P = I²R₂

P_100W = 0,455²A x 484Ω

P_100W = 100 W

Courant Total dans le circuit parallèle

I_T = I₁ + I₂ = 0,364 + 0,455 = 0,818A

Encore prouvé que l'ampoule 100W a une dissipation de puissance supérieure à l'ampoule 80W lorsqu'elles sont connectées en parallèle. Donc, l'ampoule 100W brillera plus que l'ampoule 80W lorsqu'elles sont connectées en parallèle.

• Article connexe : Quelle est l'Objection à Avoir des Ampoules & Lampes Connectées en Série ?

Sans Calculs & Exemples

Les calculs et exemples sont pour les débutants. Pour le simplifier, gardez à l'esprit que toujours, L'ampoule avec une "puissance élevée" aura une "résistance faible". Le filament de l'ampoule avec une puissance nominale élevée est plus épais que celui de puissance inférieure. Dans notre cas, le filament de l'ampoule 80W est plus fin que l'ampoule 100W.

En d'autres termes, l'ampoule 100 Watt a une résistance faible et l'ampoule 80 Watt a une résistance élevée.

Lorsque les ampoules sont connectées en Série

Nous savons que le courant dans un circuit série est le même à chaque point, ce qui signifie que les deux ampoules reçoivent le même courant et les tensions sont différentes. Évidemment, la chute de tension aux bornes de l'ampoule à résistance plus élevée (80W) sera plus importante. Donc l'ampoule 80W brillera plus que l'ampoule 100W connectée en série car le même courant traverse les deux ampoules où l'ampoule 80W a plus de résistance due à sa puissance inférieure car le filament est plus fin, ce qui signifie qu'elle dissipe plus de puissance (P=V²/R où la puissance est directement proportionnelle à la tension et inversement proportionnelle à la résistance) et produit plus de chaleur & lumière que l'ampoule 100 W.

Lorsque les Ampoules sont Connectées en Parallèle

Nous savons aussi que la tension dans un circuit parallèle est la même à chaque section, ce qui signifie que les deux ampoules ont la même chute de tension. Maintenant, plus de courant circulera dans l'ampoule qui a la résistance la plus faible, qui est l'ampoule 100W cette fois, ce qui signifie que l'ampoule 100W dissipe plus de puissance que l'ampoule 80W (P=I²R) où le courant et la résistance sont directement proportionnels à la puissance. Donc, l'ampoule 100W brillera plus dans un circuit parallèle.

Comment Savoir si les Ampoules sont Connectées en Série ou Parallèle ?

La plupart des installations de câblage électrique domestique sont câblées en parallèle ou série-parallèle au lieu de série car le câblage parallèle a des avantages sur le câblage série. Donc nous pouvons remarquer que l'ampoule de puissance nominale plus élevée brille plus brillamment que les ampoules de puissance nominale inférieure. Dans ce cas, l'ampoule 100W brille plus que l'ampoule 60W ou 80W.

Maintenant, vous devez savoir que l'ampoule avec une puissance nominale plus élevée brillera plus quand elle est connectée en parallèle et l'ampoule avec une puissance nominale plus faible brillera plus en cas de câblage série et vice versa.

Points Clés :

• Dans un circuit série, l'ampoule 80W brille plus à cause d'une dissipation de puissance plus élevée au lieu d'une ampoule 100W.
• Dans un circuit parallèle, l'ampoule 100W brille plus à cause d'une dissipation de puissance plus élevée au lieu d'une ampoule 80W.
• L'ampoule qui dissipe plus de puissance brillera plus.
• En série, les deux ampoules ont le même courant les traversant. L'ampoule avec la résistance la plus élevée aura une plus grande chute de tension et donc une dissipation de puissance et une luminosité plus élevées.
• En parallèle, les deux ampoules ont la même tension à leurs bornes. L'ampoule avec la résistance la plus faible conduira plus de courant et aura donc une dissipation de puissance et une luminosité plus élevées.
• La plupart des ampoules de câblage électrique domestique sont câblées en parallèle.

Note & Bon à Savoir :

• La température change dans les ampoules réelles, donc la loi d'Ohm n'est pas applicable car elle s'applique quand la résistance est constante alors que la résistance dépend de la température.
• Le coefficient de température des ampoules doit être pris en compte. Nous négligeons le coefficient de température pour utiliser la loi d'Ohm pour simplification.
• Dans le cas des lampes à incandescence et filament de tungstène, l'incandescence est un dispositif non-linéaire (résistance) qui a un coefficient de température positif.