Vidéo question :: Identification des schémas électriques équivalents Physique

Transcription de la vidéo

La figure montre quatre circuits avec des composants connectés en parallèle. Quels sont les deux circuits équivalents ?

Donc, ici, nous avons quatre schémas électriques : a, b, c et d. Et nous devons savoir quels sont les deux représentant la même chose, donc une façon de le faire est de commencer par le circuit a, puis de le comparer au b, c et d. Et si aucun ne correspond, alors nous pouvons passer au circuit b, le comparer au c et d, et ainsi de suite. De cette façon, nous pouvons essayer toutes les possibilités si nécessaire et ensuite nous pouvons trouver les deux qui sont équivalentes.

Maintenant, décrivons d’abord le circuit a en mots afin de savoir ce que nous recherchons dans les autres circuits. Donc, le circuit a se compose d’une pile ici en parallèle avec une résistance de 10 ohms. Et cela est en parallèle avec un système composé d’une lampe et d’une résistance de 20 ohms.

La lampe et la résistance de 20 ohms sont en série. Et cette combinaison de lampe/résistance de 20 ohms est en parallèle aux deux autres branches. La pile est également alignée de telle sorte que la borne positive rencontre la lampe en premier dans la branche qui contient la lampe et la résistance.

En d’autres termes, le courant conventionnel, qui est une charge positive, circule de cette façon et rencontre la lampe en premier. Donc, c’est essentiellement ce que nous recherchons dans tous les autres circuits, en supposant bien sûr que a est l’un des deux circuits équivalents. Ce n’est peut-être pas le cas, mais pour l’instant, nous vérifions si c’est le cas. Alors comparons-le au circuit b.

Nous avons également une pile, une résistance de 20 ohms, une résistance de 10 ohms et une lampe. En fait, c’est le cas pour les quatre circuits. Nous ne pouvons donc éliminer aucun d’entre eux en se basant uniquement sur les composants qu’ils ont. Mais nous devons montrer une certaine compréhension du fonctionnement des circuits parallèles ici.

Donc, dans le circuit b, nous avons une pile qui est en parallèle avec une résistance de 20 ohms. Maintenant, cela signifie automatiquement qu’il n’est pas identique au circuit a car dans le circuit a, la pile était en parallèle avec une résistance de 10 ohm qui était seule. Donc, automatiquement, nous savons que a et b ne sont pas la solution.

Passons maintenant au circuit c. Eh bien, le circuit c se démarque immédiatement parce qu’il a l’air différent des autres, parce qu’il a une partie qui ressort. Mais cela signifie-t-il qu’il n’est identique à aucun des autres ? Vérifions cela.

Regardons le morceau qui ressort. Nous avons cette résistance de 10 ohms qui est en parallèle avec seulement la lampe. En d’autres termes, elle n’est pas en parallèle avec la résistance de 20 ohms et la lampe. Donc ce n’est pas bon. Et dans aucun des autres circuits nous ne voyons un composant en parallèle avec la lampe.

Par conséquent, nous pouvons dire que a et c ne sont pas des circuits équivalents. En fait, nous pouvons affirmer avec certitude qu’aucun des autres circuits n’est équivalent à c. Donc, même si nous comparions le circuit a à tous les autres circuits, nous avons également réussi à éliminer complètement le circuit c de l’étude.

Passons donc au circuit d et comparons-le au circuit a. Donc, dans le circuit d, nous avons une pile qui est en parallèle avec un système composé d’une lampe et d’une résistance de 20 ohms en série. Et tout cela est en parallèle avec la résistance de 10 ohms.

Cela semble familier, non ? Cela ressemble un peu au circuit a, surtout si nous faisions pivoter le schéma du circuit d de 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, de sorte qu’il ressemble au circuit a. Et c’est ce à quoi il ressemble tourné de 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

Donc, cela ressemble un peu au circuit a, mais il semble que ces deux branches ici aient été échangées. Dans le circuit a, nous avons la résistance de 10 ohms au milieu et la lampe et la résistance de 20 ohms en bas.

Cependant, comme ces circuits sont connectés en parallèle, cela n’a pas d’importance. En effet, toutes les parties d’un circuit connecté en parallèle ont la même tension à leurs bornes. Donc, en d’autres termes, la tension aux bornes de cette partie est la même que la tension aux bornes de cette partie.

Toujours dans un circuit en parallèle, nous savons que le courant se divise. Et dans ce cas, il va se diviser avec un certain rapport. Ce rapport dépend de la résistance totale des branches le long de laquelle il va. Donc, cela dépend de la résistance, encore une fois, de cette branche et de cette branche.

Cependant, ces deux branches sont exactement les mêmes que celles du circuit a. Ils sont juste dans le mauvais ordre. Donc, le courant va toujours se diviser dans le même rapport parce que le rapport de la résistance de cette branche au total à la résistance de cette branche au total est exactement le même que dans le circuit a.

C’est logique. Nous avons une résistance de 10 ohms en parallèle avec un système constitué d’une lampe et d’une résistance de 20 ohms. Et c’est vrai pour le circuit d également. Donc, bien que nous ne fassions aucun calcul, posons quelques hypothèses pour étayer des arguments.

Disons que le courant dans le circuit est je ne sais pas 100 ampères. Maintenant, disons que le courant se divise le long de cette branche de sorte qu’il y a 20 ampères le long de la résistance de 10 ohms et que le reste, 80 ampères va de ce côté.

Et la même chose se produit dans le circuit d. Disons que nous avons à nouveau un courant de 100 ampères. Eh bien, parce que nous avons la branche avec la lampe et la résistance de 20 ohms, 80 de ces ampères vont le long de cette branche et 20 le long de la branche avec la résistance de 10 ohms.

Maintenant, évidemment, ces chiffres ne signifient rien, mais cela ne fait qu’illustrer que la division du courant le long de ces branches sera exactement la même. Donc, en ce qui concerne un circuit, peu importe dans quel sens nous connectons les deux branches.

Parce qu’elles sont en parallèle, cela ne fait aucune différence. Et par conséquent, les circuits a et d semblent être équivalents. Maintenant, ici nous pouvons voir que nous avons comparé les circuits a à d, a à b, a à c. Nous avons également comparé b à c et d à c.

Donc, la seule combinaison qui reste est celle des circuits b et d. Maintenant, si nous pensons que a et d sont identiques et a et b sont différents, alors selon cette logique, b et d doivent également être différents. Mais nous pouvons le montrer.

Donc, dans le circuit d, nous avons un système où le courant conventionnel, le courant positif, circule vers deux branches. Et l’une de ces branches a une lampe et une résistance de 20 ohms. Le courant conventionnel rencontre d’abord la lampe. Cependant, dans le circuit b, le courant conventionnel circule de cette façon et rencontre d’abord la résistance.

De plus, il y a un petit problème du fait que les résistances dans ce cas soient échangées, exactement le même problème que nous avions avec le circuit a. Nous avons la lampe ici dans le circuit b avec une résistance de 10 ohms plutôt que la résistance de 20 ohms, ce qui est ce que nous voyons dans les circuits a et d. Donc, globalement, les deux circuits équivalents sont le circuit a et le circuit d.