Par Stephen Benham, mis à jour le 30 août 2022
Les circuits électriques permettent à l'électricité de voyager d'une source d'alimentation, telle qu'une batterie, à un appareil et vice-versa. En expérimentant différentes configurations de câblage, les élèves peuvent observer le comportement de la tension et du courant, ce qui en fait une exploration scientifique captivante.
Le câblage parallèle est courant dans les circuits domestiques car il maintient la tension inchangée tout en augmentant la capacité totale. Pour un projet de cinquième année, associez deux piles identiques. Connectez la borne positive de la première batterie à la borne positive de la seconde, et faites de même pour les bornes négatives. Fixez une ampoule aux bornes combinées de la paire parallèle et notez combien de temps elle s'allume. Connectez ensuite une seule batterie de la même tension à une autre ampoule. La paire parallèle devrait alimenter son ampoule pendant environ deux fois la durée de l'ampoule à pile unique, démontrant ainsi une endurance doublée.
Une connexion en série ajoute les tensions de chaque cellule tout en gardant la même capacité. Par exemple, trois cellules de 1,5 volts produisent 4,5 volts. Disposez les cellules en ligne, en reliant la borne négative de l’une à la borne positive de la suivante. Utilisez des fils pour compléter la boucle de la borne positive de la première cellule à la borne négative de la dernière cellule. Lorsque vous connectez une ampoule à ces points, elle reçoit la totalité de l'alimentation de 4,5 volts, illustrant comment le câblage en série augmente la tension.
En mélangeant des connexions en série et en parallèle, vous pouvez obtenir à la fois une tension plus élevée et une plus grande endurance. Utilisez quatre piles identiques :associez 1 à 2 en série et associez 3 à 4 en série. Connectez ensuite les deux paires de séries en parallèle. Cette configuration double la tension d'une seule cellule tout en doublant également sa capacité. Câblez une ampoule entre les bornes globales positives et négatives pour observer l'effet combiné.
Pour comparer les deux dispositions, placez côte à côte la paire parallèle et la paire série, chacune alimentant sa propre ampoule. Si vous coupez un fil du circuit série, l’ampoule s’éteindra immédiatement car la boucle est rompue. Couper un fil entre les batteries parallèles laissera l'autre batterie continuer à fournir du courant, donc son ampoule restera allumée. Ce test simple met en évidence la principale différence :les circuits en série nécessitent une boucle continue, tandis que les circuits en parallèle permettent à chaque batterie de fonctionner indépendamment.