Chapitre 2 – Grandeurs électriques et circuits | 2nde Bac Pro (famille bâtiment) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 14 août 2026, 02:01
Sur une vieille guirlande électrique, dès qu'une seule ampoule grille, toute la guirlande s'éteint. Pourtant, chez toi, quand une ampoule du plafond grille, les autres lampes de la maison restent allumées. Comment expliquer cette différence ?
La vieille guirlande est câblée en série : toutes les ampoules sont sur une seule boucle. Si l'une se coupe, le courant ne passe plus nulle part → tout s'éteint. L'éclairage d'un logement est câblé en parallèle : chaque lampe est sur sa propre branche, indépendante des autres → la panne d'une lampe n'éteint pas les autres. C'est justement l'intérêt du branchement en parallèle.
Karim, électricien du bâtiment, installe l'éclairage du séjour d'un appartement neuf. Il pose 8 spots LED encastrés au plafond, alimentés par le réseau 230 V et commandés par un seul interrupteur. Il doit choisir le bon branchement et vérifier le courant que ce circuit d'éclairage va appeler.
Les 8 spots sont tous branchés entre les deux mêmes fils (les deux mêmes nœuds) : c'est un branchement en parallèle. Chaque spot forme une branche indépendante.
Chaque spot est branché entre les deux mêmes fils : ils reçoivent donc tous la même tension (230 V), mais chacun appelle son propre courant. Le courant total sortant de l'interrupteur se répartit entre les 8 branches.
À partir du schéma (Document 1), le circuit d'éclairage est-il branché en série ou en parallèle ? Justifie. Sous quelle tension chaque spot fonctionne-t-il ?
Le circuit est en parallèle : chaque spot est branché entre les deux mêmes fils (les deux mêmes nœuds), sur sa propre branche indépendante. Comme les branches sont en parallèle, chaque spot reçoit la même tension que le réseau, soit U = 230 V.
La notice indique que chaque spot appelle un courant de 25 mA. Exprime ce courant en ampères (A). Puis rappelle comment se combinent les intensités des différentes branches dans un branchement en parallèle.
Conversion : \( 25\ \text{mA} = 25 \times 0{,}001 = \mathbf{0{,}025\ A} \).
Dans un branchement en parallèle, la tension est la même sur chaque branche et les intensités s'additionnent (loi des nœuds) : \( I_{tot} = I_1 + I_2 + \ldots \)
Les 8 spots sont identiques (25 mA chacun) et branchés en parallèle. Calcule le courant total \(I_{tot}\) appelé par le circuit d'éclairage. Donne le résultat en mA puis en A.
Loi des nœuds (les intensités s'additionnent) :
\( I_{tot} = 8 \times 25 = \mathbf{200\ mA} \), soit \( I_{tot} = 8 \times 0{,}025 = \mathbf{0{,}200\ A} \).
Après quelques années, un spot grille (sa LED est coupée). Sa branche est alors « ouverte ». Que se passe-t-il pour les 7 autres spots ? Explique pourquoi, puis calcule le nouveau courant total.
Quand un spot grille, seule sa branche est coupée : plus aucun courant n'y circule. Mais les 7 autres branches restent fermées et toujours alimentées sous 230 V : les 7 autres spots restent allumés. C'est la propriété du parallèle : les branches sont indépendantes.
Nouveau courant total : \( I = 7 \times 25 = \mathbf{175\ mA} = 0{,}175\ A \).
Imagine que Karim ait, au contraire, branché les 8 spots en série (sur une seule boucle). Que se passerait-il si un seul spot grillait ? Cite deux raisons pour lesquelles l'éclairage d'un logement est câblé en parallèle plutôt qu'en série.
À gauche (série) : une lampe grillée ouvre toute la boucle, tout s'éteint. À droite (parallèle) : seule la branche grillée est coupée, les autres continuent de fonctionner.
En série, les 8 spots seraient sur une seule boucle : si un seul grille, le circuit est ouvert et tous s'éteignent (comme la vieille guirlande).
On câble l'éclairage en parallèle pour deux raisons :
1) Fiabilité : la panne d'un spot n'éteint pas les autres (branches indépendantes) — on n'est jamais dans le noir, il suffit de changer le spot défectueux.
2) Chaque spot reçoit la pleine tension 230 V dont il a besoin pour éclairer normalement. En série, la tension se partagerait entre les 8 spots et chacun brillerait beaucoup trop faiblement.
Le circuit d'éclairage est protégé par un disjoncteur de 10 A. Compare le courant total \(I_{tot}\) trouvé à la Question 3 avec ce calibre. Le circuit est-il en sécurité ? La marge est-elle grande ?
\( I_{tot} = 0{,}200\ \text{A} \) alors que le disjoncteur coupe à \( 10\ \text{A} \).
\( 0{,}2\ \text{A} \) est très inférieur à 10 A : le circuit est largement en sécurité, la marge est énorme. Du point de vue du courant, on pourrait ajouter beaucoup d'autres spots LED avant d'atteindre 10 A — l'intensité n'est vraiment pas le facteur limitant avec des LED.
Avant la rénovation, le séjour était éclairé par des spots halogènes de 50 W chacun (sous 230 V). Calcule le courant appelé par un spot halogène (on rappelle \(P = U \times I\), donc \(I = \dfrac{P}{U}\)). Compare-le au courant des 8 spots LED réunis, puis conclus sur l'intérêt des LED.
Un spot halogène : \( I_{halo} = \dfrac{P}{U} = \dfrac{50}{230} \approx \mathbf{0{,}22\ A} \) (soit 217 mA).
À lui seul, un halogène appelle donc presque autant que les 8 spots LED réunis (0,2 A) ! Pour 8 halogènes, le courant total serait \( 8 \times 0{,}22 \approx \mathbf{1{,}7\ A} \), soit environ 9 fois plus que les 8 LED.
Conclusion : à éclairage comparable, les spots LED appellent beaucoup moins de courant (et consomment beaucoup moins d'énergie électrique). C'est pourquoi on remplace les halogènes par des LED.
Rédige une courte note à remettre au propriétaire du logement : explique-lui pourquoi les spots ont été branchés en parallèle et ce qui se passera si un spot grille. Appuie-toi sur les valeurs calculées.
« Les 8 spots de votre séjour sont branchés en parallèle : chacun reçoit bien la tension de 230 V et fonctionne indépendamment des autres. Ainsi, si un spot venait à griller, les 7 autres resteraient allumés — vous ne vous retrouverez jamais dans le noir, il suffira de remplacer le spot défectueux. L'ensemble du circuit d'éclairage n'appelle qu'environ 0,2 A, très en dessous des 10 A du disjoncteur : l'installation est parfaitement sécurisée. Ces spots LED consomment aussi bien moins que les anciens halogènes. »
Calcule la puissance d'un seul spot LED (\(P = U \times I\), avec U = 230 V et I = 0,025 A), puis la puissance totale des 8 spots. Compare cette valeur à une seule ancienne ampoule de 60 W.
Un spot : \( P = U \times I = 230 \times 0{,}025 = \mathbf{5{,}75\ W} \) (environ 6 W).
Les 8 spots : \( P_{tot} = 8 \times 5{,}75 = \mathbf{46\ W} \).
Les 8 spots LED réunis consomment donc moins qu'une seule ancienne ampoule de 60 W, tout en éclairant tout le séjour : l'économie d'énergie est spectaculaire.
📚 Cette activité s'appuie sur le circuit en parallèle et la loi des nœuds (leçon Ch02).