Circuit électrique et dipôles : cours de CAP

Quand tu appuies sur un interrupteur, une lampe s'allume. Quand tu mets une pile dans une télécommande, elle fonctionne. Derrière ces gestes de tous les jours, il y a toujours la même organisation : des éléments reliés entre eux par des fils, avec quelque chose qui fournit l'énergie électrique. Cet ensemble s'appelle un circuit électrique.

Dans ce cours, tu vas apprendre à reconnaître un circuit, à nommer ses éléments, à distinguer ceux qui fournissent de l'énergie de ceux qui la reçoivent, et à lire ou dessiner un schéma. C'est la base de toute la suite de l'électricité : sans elle, impossible de comprendre la tension, l'intensité ou la loi d'Ohm.

Pour un métier de l'électricité, de la maintenance, de la cuisine (appareils de cuisson), de l'automobile ou du bâtiment, tu devras un jour lire un schéma, trouver pourquoi un appareil ne marche pas ou brancher un composant au bon endroit. Savoir ce qu'est un dipôle et ce qu'est un circuit fermé évite beaucoup d'erreurs.

Cette définition dit l'essentiel : il y a des composants (lampe, moteur, interrupteur…) et des conducteurs (les fils) qui les relient. Le courant électrique circule dans l'ensemble.

Retiens bien l'image de la boucle. Le courant part d'un pôle du générateur, traverse les éléments du circuit, puis revient à l'autre pôle. Si la boucle est coupée quelque part (un fil débranché, un interrupteur ouvert), le chemin est interrompu : plus rien ne circule, et la lampe reste éteinte.

On parle alors de circuit ouvert quand la boucle est coupée, et de circuit fermé quand elle est complète. Seul un circuit fermé fonctionne.

Le mot lui-même aide : « di » veut dire deux. Un dipôle, c'est donc un composant que l'on branche par deux points : le courant entre par l'une et sort par l'autre.

Un fil de connexion relie des dipôles entre eux. Dans le dessin d'un circuit, tu retrouves donc surtout des dipôles reliés par des traits.

Une DEL est une petite diode qui émet de la lumière ; on la voit dans les voyants des appareils. Une résistance est un composant qu'on place dans un circuit pour agir sur le passage du courant ; tu verras son rôle précis dans le chapitre sur la loi d'Ohm.

Les dipôles n'ont pas tous le même rôle dans un circuit. On les range en deux familles selon ce qu'ils font de l'énergie. ²

Un circuit simple contient donc toujours au moins un générateur, qui fait circuler le courant, et au moins un récepteur, qui utilise l'énergie. L'interrupteur, lui, n'est ni l'un ni l'autre dans l'usage courant : il sert à commander le circuit en ouvrant ou en fermant la boucle.

Dessiner l'allure réelle d'un montage prend du temps, et chacun dessinerait à sa façon. On préfère donc un schéma électrique, que tout le monde sait lire.

Dans un schéma, les fils sont dessinés par des traits droits, avec des angles bien nets, et chaque dipôle est remplacé par son symbole. On ne cherche pas à respecter les distances réelles ni la forme des composants : seule compte la façon dont les éléments sont reliés.

Une activité classique consiste à regarder la photographie d'un montage, puis à choisir parmi plusieurs schémas celui qui lui correspond. ¹ Pour réussir, compare d'abord les dipôles présents (même nombre, même nature), puis la façon dont ils sont reliés entre eux.

Le circuit le plus simple que tu rencontreras contient une lampe, un interrupteur et un générateur branchés en série. ¹ Cela signifie que les dipôles sont placés l'un après l'autre, sur un seul chemin, sans ramification : le courant n'a qu'une route à suivre.

Dans un circuit en série, on étudie ensuite ce qui se passe en chaque point : le texte de référence propose de mesurer l'intensité du courant entre chaque dipôle, puis de récapituler les lois du circuit en série. ¹ C'est l'objet du chapitre suivant.

Étudier un circuit, c'est déterminer, à chaque endroit, deux grandeurs : l'intensité du courant et la tension. ³ Tu ne les calculeras pas encore dans ce chapitre, mais tu dois savoir qu'elles existent et qu'elles seront ton outil pour comprendre pourquoi un circuit marche ou non.

Les élèves ont souvent des idées toutes faites. Certains pensent, par exemple, que l'intensité du courant diminue après avoir traversé une lampe, ou que la tension aux bornes des dipôles diminue dans le circuit. ¹ Ce sont des hypothèses courantes qu'on teste en faisant des mesures, pas des règles à appliquer sans vérifier. Par exemple, dans un circuit en série, les mesures montrent que l'intensité est la même en tout point : elle ne diminue pas après une lampe. Tu les examineras avec l'ampèremètre et le voltmètre.

Un dernier repère pour la suite. Un dipôle traversé par un courant d'intensité $i$, avec une tension $u$ entre ses bornes, met en jeu une puissance $p$ donnée par $p = u \cdot i$. ² Tu retrouveras cette formule dans le chapitre sur la puissance et l'énergie électriques.

Sur un banc d'essai ou en atelier, la plupart des pannes d'un circuit simple viennent de quelques causes très classiques. Les connaître te fait gagner un temps précieux.