Circuits

Piles en série

Deux FEM s'additionnent en série

Piles en série — simulation interactive de Circuits. Deux FEM s'additionnent en série Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Piles en série

Des piles idéales en série additionnent leurs forces électromotrices, augmentant la tension disponible pour la charge.

Deux piles de 6 V en série se comportent comme une seule source de 12 V. La même résistance tire alors deux fois plus de courant qu'avec une seule pile.

• FEM totale ε_total = ε₁ + ε₂
• Courant I = ε_total / R

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Deux batteries 6 V sont connectées en série (même orientation) pilotant une seule résistance. Le circuit se comporte-t-il comme une source 6 V ou comme une source combinée plus grande ?

Des pronostics à peser

• Les EMF s'ajoutent - le circuit se comporte comme une seule source 12 V.
• Le circuit se comporte comme la moyenne, 6 V.
• Les batteries s'annulent, ne produisant aucun courant.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Batterie b2 EMF (V)

Ce que vous mesurez  :

• FEM totale (V)
• Courant I (A)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage des batteries série et appuyez sur Réinitialiser. b1 = 6 V est fixe  ; R1 = 100 Ω est fixe.
2. Activez la lecture actuelle sur R1.
3. Réglez la FEM de b2 pour chaque essai et enregistrez le courant du circuit.

Équation gouvernante

Sources EMF de la série — V = I·R

Les batteries câblées en série avec une polarité correspondante ajoutent directement leurs CEM  : EMF_total = b1 + b2. Le courant de boucle unique résultant est alors I = EMF_total/R, par la loi d'Ohm appliquée à la source combinée.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez l'EMF total = b1 + b2 en utilisant b1 = 6 V, puis I = EMF_total/R1 en utilisant R1 = 100 Ω. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi deux batteries câblées dans la même orientation (borne positive à borne négative) ajoutent leurs CEM, de la même manière que les résistances en série s'additionnent.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Si b2 était inversé (câblé à l’envers), sa FEM soustrait au lieu d’ajouter  : FEM totale = b1 − b2. Expliquez pourquoi l'inversion d'une batterie dans une paire en série fonctionne contre l'autre.
• Une lampe de poche utilisant des piles 2 AA (1.5 V chacune) en série fait fonctionner son ampoule à 3 V. En utilisant la relation de cette expérience, expliquez pourquoi l'ajout d'une troisième pile AA en série ferait griller l'ampoule plus rapidement.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Bienvenue dans Piles en série
2. Sélectionnez la résistance
3. Appuyez sur Lecture
4. Les forces électromotrices s'additionnent
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Lois de Kirchhoff pour les circuits