Ampoules en série : courant partagé, ampoules à variateur
1 · Prédire
Deux ampoules identiques sont câblées en série sur une batterie 9 V. Par rapport à une seule ampoule alimentée par la même batterie, chaque ampoule de la série est-elle plus lumineuse, plus faible ou identique ?
- Chaque ampoule de série est plus lumineuse.
- Chaque ampoule de la série est dotée d'un variateur : elles partagent le courant et la tension.
- Chaque ampoule est exactement aussi lumineuse qu’une seule ampoule.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage de la série d'ampoules et appuyez sur Réinitialiser. Les deux ampoules démarrent avec la même résistance.
- Activez la lecture actuelle sur les deux ampoules.
- Réglez la résistance des deux ampoules (égale l’une à l’autre) pour chaque essai et enregistrez le courant partagé.
3 · Collecter les Données
| La résistance R de chaque ampoule (Ω) | Résistance totale R_total (Ω) | Courant partagé I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Tracez le courant I (axe y) par rapport à la résistance totale R_total (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez R_total = 2R, puis I = E/R_total en utilisant E = 9 V. Comparez avec le tableau.
- Comparez ce courant au courant de l'expérience switched-lamp pour une seule ampoule de même résistance. Expliquez pourquoi l'ajout d'une deuxième ampoule en série réduit le courant exactement de moitié — et pourquoi la puissance de chaque ampoule tombe donc à un quart, et non à la moitié, puisque P = I²R évolue comme le carré du courant.
5 · Approfondir
- Si les deux ampoules avaient des résistances différentes, brilleraient-elles de la même manière ? Utilisez P = I²R (même I pour les deux, R différent) pour prédire lequel serait le plus brillant.
- Si une ampoule de cette série grille (son filament se brise, ce qui entraîne une résistance infinie), qu'arrive-t-il à l'autre ampoule ? Comparez avec le comportement de commutation de l'expérience de l'ampoule courte.
La physique derrière cette expérience
Les ampoules de série partagent le courant
Les ampoules en série sont traversées par le même courant I = E/(2R), mais chaque ampoule ne reçoit que la moitié de la tension totale. Comme la puissance vaut I²R avec un courant plus faible que celui d'une ampoule seule, chaque ampoule en série brille moins fort.