Circuits en série et en dérivation : cours de 5e

Dans le chapitre sur le circuit électrique simple, tu as relié une pile, une lampe et un interrupteur pour former une boucle. Mais une maison ne fonctionne pas avec une seule lampe : il y a des lampes, un réfrigérateur, des prises, un chargeur de téléphone. Comment brancher plusieurs appareils sur la même source ?

Il existe deux grandes façons de le faire. Le programme de physique-chimie du cycle 4 demande de connaître les deux types de circuits : le circuit en série et le circuit en dérivation ¹⁴. Des activités de classe proposent de comparer ce qui change quand on ajoute des dipôles, quand on change leur place, ou quand l'un d'eux tombe en panne ³.

Dans ce cours, tu vas apprendre à reconnaître chaque type de circuit, à prévoir ce qui se passe en cas de panne, à comprendre ce qu'est un court-circuit et à dessiner des schémas corrects.

Pour reconnaître un circuit en série, imagine que tu suis le fil avec ton doigt en partant d'une borne de la pile. Si tu reviens à l'autre borne sans jamais avoir eu de choix de direction à faire, le circuit est en série. Il n'y a aucun endroit où le fil se sépare en deux.

Ajouter des dipôles dans une boucle unique a un effet : le courant doit traverser davantage de composants. Résultat : dans un circuit en série, plus on ajoute de lampes, moins chacune d'elles brille ². Tu peux le vérifier toi-même en montant le circuit : observe l'éclat des lampes avec une, puis deux, puis trois lampes sur la même pile. En dérivation, au contraire, ajouter une lampe identique sur une nouvelle branche ne change pas l'éclat des autres lampes.

Pour le repérer, suis le fil avec ton doigt : si, à un endroit, tu dois choisir entre deux chemins, tu es dans un circuit en dérivation. Le point où le fil se sépare, et le point où les chemins se retrouvent, sont appelés des nœuds. Ce sont les points de connexion communs à plusieurs branches.

Pour comparer, il faut aussi comprendre la branche principale : c'est la partie du circuit qui contient le générateur et par laquelle passe tout le courant avant de se partager. Les branches qui contiennent chacune un dipôle (ou plusieurs) sont les branches dérivées.

Les activités expérimentales de cette partie du programme portent sur l'influence du nombre de dipôles et sur l'effet d'une panne, dans les deux types de circuits ³. Voici ce qu'il faut retenir de la comparaison.

Le mot « court-circuit » figure parmi le vocabulaire à connaître à ce niveau, avec fusible et disjoncteur ³. Le court-circuit est dangereux : sans dipôle pour limiter le courant, les fils et le générateur peuvent chauffer fortement. Un dipôle placé aux bornes d'un fil de court-circuit ne fonctionne plus, puisque le courant passe par le fil et pas par lui.

Pour protéger les installations, on utilise un fusible ou un disjoncteur. Ces deux appareils figurent dans le vocabulaire attendu ³. Leur rôle est de couper le circuit quand le courant devient trop grand, pour éviter l'échauffement des fils. Le fusible doit être remplacé après avoir coupé ; le disjoncteur se réarme.

Passer d'une forme de langage scientifique à une autre, par exemple du montage réel au schéma, est une compétence travaillée à ce niveau ³. On suit aussi un cahier des charges pour réaliser un circuit et son schéma ³.