Dans les pages précédentes, nous avons étudié un circuit simple avec une seule résistance directement connectée à une source de tension de courant continu (C.C ou D.C en anglais). La tension aux bornes de la résistance était toujours la même que la source de tension. Ce cas n’est pas vraiment réaliste puisque nous avons rarement un circuit avec une seule résistance connectée directement à une source de tension. Dans cette page, nous allons apprendre les circuits en série. Nous allons regarder comment trouver le courant et la tension dans un circuit en série.
Le circuit en série est un circuit avec de multiples résistances connectées ensemble sur un chemin unique comme dans la figure 1. Dans ce cas, nous n’avons que deux résistances, mais vous pourriez avoir une énorme quantité de résistances en série si vous le souhaitez. Le courant traversant les résistances est le même pour toutes les résistances dans un circuit en série. La tension est divisée entre les résistances et elle n’est pas divisée également (elle peut l’être si toutes les résistances ont la même valeur). Dans l’image ci-dessous, nous avons une source de tension 12V C.C, mais la tension va être divisée entre les deux résistances. V1 pour la tension aux bornes de R1 et V2 pour la tension aux bornes de R2. V1 + V2 doit être égal à 12V. Il y a plusieurs façons de calculer la tension de chaque résistance. Nous commencerons par la méthode la plus longue parce qu’elle aide à comprendre comment la tension est divisée entre les résistances, puis nous apprendrons le moyen le plus rapide de calculer la tension entre les deux résistances.
Nous pouvons calculer la tension aux bornes des deux résistances en calculant d’abord le courant traversant le circuit. Une fois que nous connaissons le courant qui circule dans le circuit, nous pourrons utiliser la loi d’Ohm pour calculer la tension de chaque résistance. Nous avons un problème, on ne peut calculer le courant lorsque nous avons deux résistances. Il faut trouver un circuit équivalent avec une seule résistance pour trouver le courant circulant dans le circuit. Ensuite, nous pourrons utiliser la loi d’Ohm. Dans un circuit en série, il suffit d’ajouter R1 et R2 pour obtenir le circuit équivalent.
Nous pouvons maintenant calculer le courant qui circule dans le circuit. Nous allons utiliser la loi d’Ohm pour cela.
Si R1 = 100 ohms et R2 = 50ohms, le courant va être égal à:
Nous pouvons maintenant calculer la tension aux bornes des deux résistances en utilisant la loi d’Ohm:
On aurait pu calculer seulement V1 ou V2 puisqu’on sait que V1 + V2 = 12V.
Nous pouvons voir ici que la résistance la plus élevée aura un plus grand voltage à ses bornes. Nous allons maintenant examiner le moyen le plus rapide pour calculer la tension à travers une résistance quand ils sont en série. Cette technique est un peu plus complexe à comprendre et sera à nouveau visitée dans la page du diviseur de tension.
Le circuit équivalent que nous avons trouvé plus tôt sera utile ici. Nous savons que :
et
On peut isoler I dans la première formule et le remplacer dans l’équation 2) et 3) :
Avec cette technique, nous n’avons pas besoin de calculer le courant qui circule dans le circuit ce qui réduit le nombre d’équations à résoudre. Dans la plupart des applications réelles, vous connaîtrez la valeur électrique des résistances et la tension donc vous pourrez facilement utiliser cette méthode pour découvrir la tension de chaque résistance. Même si vous avez plus de deux résistances, vous pouvez l’utiliser. La formule générique est :
où Vx est la tension aux bornes de la résistance Rx. V est la tension aux bornes de toutes les résistances en série. Cette méthode sera revisitée dans un autre chapitre et il n’est pas dramatique si vous ne comprenez pas cette méthode maintenant. Elle sera revisitée en détail dans la page sur les diviseurs de tension.