Batteries en série : ajout d'EMF
1 · Prédire
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 ?
- 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.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage des batteries série et appuyez sur Réinitialiser. b1 = 6 V est fixe ; R1 = 100 Ω est fixe.
- Activez la lecture actuelle sur R1.
- Réglez la FEM de b2 pour chaque essai et enregistrez le courant du circuit.
3 · Collecter les Données
| Batterie b2 EMF (V) | FEM totale (V) | Courant I (A) |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 9.00 |
Tracez le courant I (axe des y) par rapport à la FEM totale (axe des x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- 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.
5 · Approfondir
- 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.
La physique derrière cette expérience
Sources EMF de la série
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.