circuits série et parallèle carte mentale

Comprendre le sujet

Les circuits en série et en parallèle sont les deux façons fondamentales de connecter des dipôles dans un circuit électrique. En série, les composants sont branchés l'un après l'autre et sont traversés par la même intensité ; en parallèle, ils sont reliés aux mêmes bornes et partagent la même tension. Cette carte mentale compare les lois de l'intensité, de la tension et de la résistance équivalente, avec les applications courantes de chaque montage.

Deux montages, deux comportements
Dans un circuit en série, les dipôles forment une seule boucle : le courant ne peut passer que par un chemin unique. L'intensité est donc identique en tout point, mais la tension du générateur se répartit entre les composants. Dans un circuit en parallèle, les branches sont reliées aux mêmes deux nœuds, si bien que chaque dipôle reçoit la même tension, tandis que l'intensité totale se divise entre les branches. Ces deux comportements découlent directement des lois de Kirchhoff, appelées en France loi d'unicité de l'intensité et loi des nœuds, ainsi que de la loi des mailles.

Calculer la résistance équivalente
Pour remplacer plusieurs résistances par une seule, les formules diffèrent selon le montage. En série, les résistances s'ajoutent simplement : Req = R1 + R2 + R3, et la résistance équivalente est toujours supérieure à la plus grande d'entre elles. En parallèle, ce sont les inverses des résistances qui s'ajoutent : 1/Req = 1/R1 + 1/R2. La résistance équivalente est alors inférieure à la plus petite des résistances, car le courant dispose de plusieurs chemins. Pour deux résistances seulement, on peut utiliser la formule du produit sur la somme : Req = (R1 × R2) / (R1 + R2).

Pourquoi les maisons sont câblées en parallèle
L'installation électrique domestique utilise le montage en parallèle pour une raison pratique : chaque appareil reçoit la tension nominale du réseau, indépendamment des autres. Si une lampe grille, les autres continuent de fonctionner, ce qui serait impossible en série. En revanche, chaque appareil ajoute sa propre intensité à la ligne, et l'intensité totale augmente. C'est pourquoi le compteur, le disjoncteur et les fusibles sont placés en série avec l'installation : ils coupent le circuit entier si la surintensité risque d'échauffer les câbles.

Erreurs fréquentes à éviter
Une confusion classique consiste à croire que la tension se divise toujours entre les dipôles : cela n'est vrai qu'en série. En parallèle, chaque branche reçoit la même tension. Autre piège : ajouter une résistance en parallèle diminue la résistance équivalente, alors qu'en série elle l'augmente. Enfin, la loi d'Ohm U = R × I s'applique à un dipôle ohmique, pas à n'importe quel composant : une lampe ou un moteur ne suit pas exactement cette loi, car leur résistance varie avec la température ou le fonctionnement.