Association de piles en série

1. Mise en situation

Lors d'une coupure de courant, une élève en classe de 7^ème année utilise une lampe torche pour s'éclairer. Cette lampe torche fonctionne avec trois piles cylindriques de 1,5V chacune. Par inattention, les piles tombent de leur coffret. Elle s'empresse de les remettre en place mais la lampe torche ne fonctionne plus.

Face à ce constat, elle part à l’école avec sa lampe torche et avec ses camarades sous la supervision du professeur, ils décident d’associer correctement les trois piles, de schématiser le montage puis de déterminer la tension de l’association.

2. La grandeur tension U

La tension est une grandeur électrique.
Elle se note U.
Son unité dans le système SI est le volt de symbole V.
On note : U = 12 V.
On lit : La tension est égale à 12 volts.
Elle se mesure avec un voltmètre.

3. Tension d’usage ou tension nominale

Sur un récepteur, la valeur de tension notée est la tension nominale ou tension d’usage. Elle indique la tension du générateur (de la pile) adaptée au récepteur.

Exemple :

La tension nominale (ou d'usage) de cette lampe est égale à 4.5 V.

3.1. Lampe en sous-tension.

Avec un générateur de 1.5 V, la lampe est en sous-tension. Elle brille faiblement.

U_Pile = 1,5 V < U_Lampe

On utilise le schéma suivant

3.2. Lampe en éclairement normal

Avec un générateur de 4.5 V, la lampe brille correctement.

U_Pile = 4,5 V = U_Lampe

On utilise le schéma suivant :

3.3. Lampe en surtension.

Avec un générateur de 9 V, la lampe est en surtension. Elle brille très fortement et risque rapidement de griller.

U_Pile = 9 V > U_Lampe

On utilise le schéma suivant :

4. Association de piles en série et en concordance

4.1. Définition

Deux générateurs sont associés en série et en concordance, lorsque leurs bornes de signe contraires sont en contact. C'est-à-dire que la borne positive (plus) de l'un est en contact avec la borne négative (moins) de l'autre.

4.2. Propriété

Lorsque des générateurs sont montés en série et en concordance leur tension d'usage s'additionnent (s'ajoutent) :

U = U1 + U2 + U3 + … Un.

Mais le courant qui les traverse reste le même :

I1 = I2 = I3 = …. = In

Exemple 1 :

U_Piles = 1,5 + 1,5 = 3 V

Exemple 2 :

U_Piles = 1,5 + 1,5 = 3 V

Exemple 3 :

U_Piles = 1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V

4.3. Applications de l’association de piles en série concordance

a) Pile plate

Une pile plate est une association de trois piles cylindriques montées en série concordance. La tension aux bornes de cette association est : 1,5V+1,5V+1,5V = 4,5V.

b) Lampe torche

La lampe torche est alimentée par une association de piles cylindriques en série concordance.

5. Association de piles en série et en opposition

5.1. Définition

Deux générateurs sont montés en série et en opposition, lorsque leurs bornes de même signe sont en contact. C'est -à -dire que la borne plus de l'un est en contact avec la borne plus de l'autre. Ou bien la borne moins de l'un en contact avec la borne moins de l'autre.

5.2. Propriété

Lorsque des générateurs sont montées en série et en opposition leur tension d'usage se retranchent.

U = U1 - U2.

Mais le courant qui les traverse reste le même :

I1 = I2

Exemple 1 :

U_Piles = 1,5 - 1,5 = 0 V

Exemple 2 :

U_Piles = 1,5 - 1,5 = 0 V

Ne branché pas plusieurs piles de cette façon car une pile inversée peut exploser.

Si la polarité d'une pile est inversée dans le boîtier (deux pôles de même signe en contact entre eux), elle se trouve en situation de charge par les autres piles.

Cela provoque rapidement une réaction chimique à l'intérieur de cette pile inversée : en quelques minutes, la pile rejette des gaz explosifs et un liquide extrêmement corrosif. Il y a donc danger d'explosion et de brûlure.

2024-12-27 23:14:09 / mazoughou@magoe.gn