63 exercices pour t'entraîner sur Circuits en série et en dérivation en 5ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Dans un circuit en série, comment les composants sont-ils branchés ?
A
Dans un circuit en série, les composants sont placés les uns à la suite des autres sur une seule boucle : le courant n'a qu'un seul chemin possible. Si tu as répondu B, tu as décrit le circuit en dérivation, où les composants sont sur des branches séparées.
Quel mot décrit un circuit dans lequel le courant se partage entre plusieurs branches ?
B
Un circuit en dérivation (ou parallèle) comporte plusieurs branches reliées entre deux nœuds : le courant se partage entre ces branches. Dans un circuit en série, au contraire, le courant suit un chemin unique sans jamais se partager.
Combien de chemins le courant a-t-il dans un circuit en série ?
B
Un circuit en série forme une seule boucle, donc le courant n'a qu'un seul chemin : il traverse tous les composants l'un après l'autre. Si tu as répondu D, tu confonds avec la dérivation, où chaque branche est un chemin différent.
Dans un circuit en série de plusieurs lampes, une seule lampe grille. Que se passe-t-il ?
B
En série, le courant n'a qu'un seul chemin. Une lampe grillée coupe ce chemin unique, donc plus aucun courant ne circule : toutes les lampes s'éteignent, même celles qui sont intactes. Si tu as répondu A, tu as appliqué la règle de la dérivation à un circuit en série.
Dans un circuit en dérivation, une lampe d'une branche grille. Que deviennent les lampes des autres branches ?
B
En dérivation, chaque lampe est sur sa propre branche indépendante. Une lampe grillée ne coupe que sa branche : les autres branches continuent d'alimenter leurs lampes, qui restent allumées. C'est tout l'intérêt de ce montage pour une guirlande ou une maison.
Qu'appelle-t-on un « nœud » dans un circuit ?
B
Un nœud est un point du circuit où au moins trois fils se rejoignent : c'est là que le courant se partage ou se rassemble. Les nœuds n'existent que dans les circuits en dérivation ; un circuit en série n'en a aucun.
En série, que se passe-t-il pour la luminosité des lampes quand on en ajoute une de plus ?
B
En série, les lampes se partagent l'effet de l'unique courant. Plus on en ajoute, moins chacune brille : la lumière s'affaiblit. Si tu as répondu A, méfie-toi de cette intuition fausse : ajouter des lampes en série les fait pâlir, jamais briller davantage.
Par quel autre nom appelle-t-on aussi un circuit en dérivation ?
A
Un circuit en dérivation est aussi appelé circuit parallèle, parce que ses branches sont placées en parallèle entre les deux mêmes nœuds. Les deux mots désignent exactement le même montage.
On relie les deux bornes d'une lampe par un simple fil (on la court-circuite). Que devient la lampe ?
A
Court-circuiter une lampe, c'est placer un fil sans résistance en parallèle dessus. Le courant emprunte ce fil facile plutôt que de traverser la lampe : la lampe s'éteint, alors que le circuit reste fermé. Le courant passe par le chemin le plus facile.
En dérivation, on ajoute une lampe sur une nouvelle branche. Que deviennent les lampes déjà présentes ?
B
En dérivation, chaque branche est indépendante et alimentée entre les deux mêmes nœuds. Ajouter une lampe sur une nouvelle branche ne change rien à l'éclat des autres : chacune garde sa luminosité. C'est l'opposé du montage en série.
Comment câble-t-on une maison pour que chaque pièce s'allume indépendamment ?
B
L'installation d'une maison est en dérivation : chaque pièce, chaque prise est une branche indépendante. Ainsi, éteindre la lampe de la cuisine n'éteint pas celle du salon, et une ampoule grillée ne plonge pas toute la maison dans le noir. En série, tout serait lié.
« Un circuit en série ne forme qu'une seule boucle. »
A
C'est vrai : un circuit en série est constitué d'une seule boucle, sans nœud ni branche. Le courant fait le tour en traversant tous les composants à la file. Les boucles multiples appartiennent aux circuits en dérivation.
« Dans un circuit en dérivation, le courant se partage entre les branches. »
A
C'est vrai : au premier nœud, le courant qui sort de la pile se partage entre les différentes branches, puis se rassemble au second nœud. C'est précisément ce qui distingue la dérivation de la série, où le courant reste unique.
« Dans un circuit en série, le courant se partage entre plusieurs chemins. »
B
C'est faux : en série, il n'y a qu'un seul chemin, donc le courant ne se partage pas — il est unique et le même partout sur la boucle. C'est en dérivation que le courant se partage entre les branches. Ne transpose pas une règle d'un montage à l'autre.
« En dérivation, si une lampe grille, toutes les autres s'éteignent aussi. »
B
C'est faux : en dérivation, les branches sont indépendantes. Une lampe grillée ne coupe que sa propre branche ; les autres lampes restent allumées. C'est en série qu'une lampe grillée éteint tout, car le chemin unique est coupé.
« Une lampe court-circuitée par un fil placé en parallèle dessus s'éteint. »
A
C'est vrai : le fil placé en parallèle n'a presque pas de résistance, donc le courant passe par lui plutôt que par la lampe. La lampe s'éteint, même si le circuit reste fermé. Le courant emprunte toujours le chemin le plus facile.
Yasmine branche trois lampes en série sur une seule boucle. Combien de chemins différents le courant peut-il emprunter ?
1
Un circuit en série forme une seule boucle : le courant n'a qu'un seul chemin, quel que soit le nombre de lampes. Si tu as répondu 3, tu as compté les lampes, pas les chemins. En série, le nombre de chemins est toujours 1.
Amine monte trois lampes en dérivation, une par branche. Combien de branches a ce circuit ?
3
Chaque lampe est placée sur sa propre branche entre les deux nœuds : trois lampes en dérivation donnent donc 3 branches. En dérivation, le nombre de branches correspond au nombre de chemins indépendants offerts au courant.
Karim a quatre lampes en dérivation, une par branche. Une lampe grille. Combien de lampes restent allumées ?
3
En dérivation, les branches sont indépendantes. La lampe grillée ne coupe que sa branche ; les trois autres restent alimentées : il reste donc 3 lampes allumées. Si tu avais répondu 0, tu aurais appliqué la règle de la série, où une lampe grillée éteint tout.
Yasmine branche une guirlande de fête. Toutes les ampoules s'allument. Puis une seule ampoule grille, et toute la guirlande s'éteint d'un coup. Comment les ampoules sont-elles montées : en série ou en dérivation ? Justifie.
Les ampoules sont montées en série.
Le fait qu'une seule ampoule grillée éteigne toute la guirlande est la signature du montage en série. En série, il n'y a qu'un seul chemin pour le courant : l'ampoule grillée coupe ce chemin unique, donc plus aucun courant ne circule et toutes les ampoules s'éteignent, même les intactes.
Si les ampoules avaient été en dérivation, chacune serait sur sa propre branche indépendante, et seule l'ampoule grillée se serait éteinte ; les autres seraient restées allumées.
Le test décisif pour distinguer les deux montages est exactement celui-ci : on retire ou on grille une lampe et on observe les autres. « Tout s'éteint » → série. « Les autres restent allumées » → dérivation. Retiens ce réflexe, il revient dans toute la suite du chapitre.
Pour reconnaître si un circuit est en série ou en dérivation, quelle est la bonne question à se poser en suivant le fil du doigt depuis la pile ?
Deux lampes en série brillent faiblement. Amine en retire une (en gardant le circuit fermé sur la lampe restante). Que devient l'éclat de la lampe restante ?
Quand on court-circuite une lampe avec un fil, pourquoi le courant passe-t-il par le fil et non par la lampe ?
Pourquoi serait-il très gênant de câbler toute une maison en série ?
Karim affirme : « Dans mon circuit, le courant peut suivre deux chemins différents pour aller d'une borne de la pile à l'autre. » De quel type de circuit s'agit-il forcément ?
Quelle est la différence entre une « branche » et une « boucle » ?
Salma a deux lampes en dérivation qui brillent bien. Elle ajoute une troisième lampe sur une nouvelle branche. Que prédis-tu pour les deux premières ?
Pourquoi, en série, une lampe grillée éteint-elle aussi les lampes voisines, pourtant intactes ?
Sur une guirlande, une ampoule grille mais toutes les autres restent allumées. Que peux-tu en conclure sur le montage ?
Dans un circuit en série, où le courant est-il le plus intense ?
Dans une maison câblée en dérivation, Yasmine éteint l'interrupteur du salon. Que se passe-t-il pour la lampe de la cuisine ?
« Un circuit en série ne comporte aucun nœud. »
« En dérivation, ajouter une lampe sur une nouvelle branche fait pâlir toutes les autres. »
« Quand une lampe est court-circuitée et s'éteint, c'est parce que le circuit est ouvert. »
« Dans un circuit en série, le courant a la même intensité en tout point de la boucle. »
« Dans un circuit en dérivation simple, les branches sont reliées entre deux nœuds communs. »
Yasmine installe cinq lampes en dérivation, une par branche. Une seule lampe grille. Combien de lampes restent allumées ?
Amine décrit son circuit : une pile, puis deux nœuds, et entre ces deux nœuds deux fils séparés portant chacun une lampe. Combien de branches relient les deux nœuds ?
Karim branche six lampes les unes à la suite des autres sur une unique boucle. Combien de chemins différents le courant peut-il suivre dans ce circuit ?
Yasmine possède deux guirlandes pour décorer la terrasse. Sur la guirlande A, quand une ampoule grille, toutes s'éteignent. Sur la guirlande B, quand une ampoule grille, les autres restent allumées. Identifie le montage de chaque guirlande, et explique laquelle est la plus pratique au quotidien et pourquoi.
Salma a une guirlande montée en série. Une ampoule grille. Elle affirme : « Les autres sont intactes, donc elles restent allumées. » A-t-elle raison ?
Amine montre un circuit en dérivation et dit : « Chaque lampe est posée sur son nœud à elle. » Qu'a-t-il confondu ?
Karim affirme : « En série, chaque lampe prend un peu du courant, donc il se partage entre les lampes. » A-t-il raison ?
Karim raisonne ainsi : « Plus j'ajoute de lampes en série, plus le circuit est rempli de lampes, donc plus il y a de lumière au total : chaque lampe brille donc plus fort. » Où est l'erreur de Karim ?
Salma observe un circuit de trois lampes en dérivation. Une lampe grille. Elle s'écrie : « Le circuit est cassé, donc les trois lampes vont s'éteindre ! » A-t-elle raison ?
Deux lampes sont en série. On ajoute un fil sans résistance directement aux bornes de la deuxième lampe (on la court-circuite). Que se passe-t-il pour les deux lampes ?
Tu as devant toi un boîtier fermé avec deux lampes branchées à une pile, sans voir les fils. Quel test te permet de savoir, à coup sûr, si elles sont en série ou en dérivation ?
On dispose de deux lampes identiques et d'une même pile. Dans le circuit 1, les deux lampes sont en série. Dans le circuit 2, les deux lampes sont en dérivation. Dans quel circuit chaque lampe brille-t-elle le plus fort ?
Amine dessine un circuit où trois lampes sont chacune sur leur propre branche, toutes reliées entre les deux mêmes points. Combien de nœuds ce circuit comporte-t-il ?
Pourquoi un court-circuit (un fil sans résistance reliant directement les deux bornes de la pile) est-il dangereux ?
Trois lampes identiques sont en dérivation. Une lampe grille. Que deviennent l'état (allumé/éteint) et l'éclat des deux lampes restantes ?
Salma dit : « Mon circuit en série a deux branches, car il y a deux lampes. » Pourquoi se trompe-t-elle ?
Dans une maison câblée en dérivation, on branche un nouvel appareil sur une prise. Quel effet cela a-t-il sur les lampes déjà allumées dans les autres pièces ?
Karim monte un circuit : sur une première branche, une seule lampe L1 ; sur une seconde branche, deux lampes L2 et L3 placées en série l'une derrière l'autre. Les deux branches sont reliées entre les deux mêmes nœuds. La lampe L2 grille. Qu'arrive-t-il à L1 et à L3 ?
« En série, les lampes restées intactes après qu'une lampe a grillé sont définitivement abîmées, c'est pour cela qu'elles ne brillent plus. »
« Si le fil placé en parallèle sur une lampe avait autant de résistance que la lampe, la lampe ne s'éteindrait pas complètement. »
« En dérivation, chaque branche se comporte comme si sa lampe était branchée seule entre les bornes de la pile. »
« Une seule lampe branchée seule en série sur une pile brille plus fort que si on lui ajoute une deuxième lampe en série. »
« Si une maison était câblée en série, on pourrait quand même éteindre la lumière du salon sans toucher à celle de la cuisine. »
Une guirlande de fête en dérivation possède sept ampoules, une par branche. Deux ampoules grillent au cours de la soirée. Combien d'ampoules restent allumées ?
Une guirlande de six ampoules est montée en série. Une seule ampoule grille. Combien d'ampoules restent allumées ?
Amine relie entre deux mêmes nœuds : une branche avec une seule lampe, une branche avec deux lampes en série, et une branche avec trois lampes en série. Combien de branches ce circuit en dérivation comporte-t-il ?
Yasmine veut comprendre l'installation électrique de sa maison à Marrakech. Elle constate trois choses : (1) elle peut éteindre la lampe du salon sans éteindre celle de la cuisine ; (2) quand une ampoule grille dans le couloir, toutes les autres pièces restent éclairées ; (3) brancher un nouvel appareil dans une chambre ne fait pas pâlir les lampes des autres pièces. En t'appuyant sur le cours, explique en quoi ces trois observations prouvent toutes que la maison est câblée en dérivation, et dis pourquoi un câblage en série serait impraticable.