Circuits en serie, circuits en parallele : première approche

Si les circuits formés d'une seule source de tension et d'une seule charge telle qu'une résistance sont très simples à analyser, on ne les rencontre guère en pratique. D'ordinaire nous sommes en présence de circuits formés de plus de deux composants reliés entre eux.

Il existe deux façons simples de connecter entre eux plus de deux composants : en série et en parallèle. Voyons d'abord un exemple de circuit en série :


Trois résistances (notées ici R1, R2, et R3) sont connectées entre elles et forment une longue chaîne allant de l'une des bornes de la source de tension à l'autre. (Notez que les indices identifiant les résistances -- les petits chiffres en bas à droite de la lettre R -- n'ont aucun rapport avec la valeur en ohms de la résistance et ne servent qu'à distinguer les résistances entre elles). La caractéristique d'un circuit en série est que ses électrons ne peuvent suivre qu'un seul chemin pour circuler. Dans ce circuit, les électrons circulent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre : du point 4 au point 3, puis du point 3 au point 2, puis du point 2 au point 1, et enfin retour au point 4.

Examinons maintenant la configuration d'un circuit en parallèle :


Nous avons à nouveau trois résistances, mais cette fois-ci elles permettent aux électrons de circuler le long de plus d'un chemin. Il y a le chemin 8 -> 7 -> 2 -> 1 -> 8. Il y a le chemin 8 -> 7 -> 6 -> 3 -> 2 -> 1 -> 8. Et un troisième chemin : 8 -> 7 -> 6 -> 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> 8. Chacun de ces chemins (à travers R1, R2, et R3) est appelé une branche.

La caractéristique d'un circuit en parallèle est d'avoir ses composants connectés entre deux ensembles de points électriquement équivalents. Nous voyons sur le schéma du circuit que les points 1, 2, 3 et 4 sont électriquement équivalents. Les points 8, 7, 6 et 5 le sont aussi. Notez que toutes les résistances ainsi que la source de tension sont connectées entre ces deux ensembles de points.

Mais, bien entendu, la complexité ne s'arrête pas à ces deux seules configurations série et parallèle ! Nous pouvons trouver des circuits qui sont des combinaisons de circuits en série et en parallèle :


Dans ce circuit, les électrons peuvent circuler à travers deux boucles : l'une passe par les point 6, 5 , 2, 1, puis revient à 6, l'autre passe par les points 6, 5, 4, 3, 2, 1, puis revient à 6. Remarquez bien que les deux courants passent par R1 (du point 2 au point 1). Pour cette configuration, nous disons que R2 et R3 sont en parallèle, et que R1 est en série avec la combinaison parallèle R2 + R3.

Ce n'est qu'un aperçu de ce qui nous attend. Mais pas d'inquiétude ! Nous détaillerons toutes ces configurations, une à une !

L'idée fondamentale de la connexion « en série » est de connecter les composants bout à bout, sur une seule ligne, de façon à ce que les électrons ne puissent suivre qu'un seul chemin :



L'idée fondamentale de la connexion « en parallèle », en revanche, est que la borne (le point de connexion) de chaque composant soit reliée à la borne de chacun des autres composants (c'est plus clair sur le dessin ci-dessous !). Dans un circuit en parallèle « vrai », il n'y a jamais plus de deux ensembles de points électriquement équivalents, et ce quel que soit le nombre de composants connectés entre eux. Il existe plusieurs voies pour les électrons, mais il n'existe qu'une seule tension entre tous les composants :


Les résistances en série et en parallèle ont des propriétés électriques très différentes. Nous explorerons les propriétés de ces deux configurations dans les sections suivantes.

RÉSUMÉ :

  • Dans un circuit en série, tous les composants sont connectés les uns à la suite des autres et forment un passage unique aux électrons.
  • Dans un circuit en parallèle, en revanche, les bornes des composants sont chacune reliées les unes aux autres et forment deux ensembles de points électriquement équivalents.
  • Une « branche » d'un circuit en parallèle est un chemin formé par un ou plusieurs composants en série (par exemple une résistance).
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