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title: "Un premier circuit électrique"
book: "Physique du primaire et du collège"
subject: physics
language: fr
chapter: 16
exercises: 11
source: https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique
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# Chapitre 16 — Un premier circuit électrique

Clic — la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) de poche jette son faisceau à travers la pièce sombre. Dans ce tube de plastique vivent une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), une petite [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) et deux bandes de métal, qui jouent à un jeu aux règles strictes. Aujourd’hui, nous démontons le jeu : avec une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) et deux fils, nous allons faire de la [lumière](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/3-la-lumiere-et-les-ombres#def-g1-light-and-shadows-source) de nos propres mains.

## 16.1 Une lampe, une pile, deux fils

**Définition 16.1 (La pile).**

Une *pile* est une petite réserve d’électricité. Elle a deux extrémités différentes, appelées ses *bornes* : l’une marquée $+$ (plus), l’autre marquée $-$ (moins). Les deux comptent — l’électricité ne joue que lorsque toutes les deux entrent dans la partie.

**Définition 16.2 (La lampe).**

Une *lampe* est une petite ampoule dont le mince filament, à l’intérieur du verre, devient blanc de chaleur quand l’électricité le traverse. Regarde de près son culot de métal : la lampe a elle aussi *deux* endroits de contact — le plot tout en bas, et le côté métallique du culot. Deux [bornes](#def-g3-first-electric-circuit-battery) sur la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), deux contacts sur la lampe : ce n’est pas un hasard.

**Méthode 16.3 (Allumer la lampe).**

Avec une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) et deux fils :

1. relier un fil de la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $+$ de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) au plot du culot de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) ;
2. relier l’autre fil de la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $-$ de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) au côté métallique du culot ;
3. la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) s’allume — tu viens de construire un circuit !

Si elle reste éteinte, cherche les suspects habituels : un fil qui touche le verre au lieu du contact métallique, une connexion mal serrée, ou une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) usée.

![Les joueurs : une pile avec ses deux bornes, une lampe avec ses deux contacts, et deux fils qui les relient.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g3-first-electric-circuit/fig-f59e68aa87de.svg)

*Les joueurs : une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) avec ses deux [bornes](#def-g3-first-electric-circuit-battery), une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) avec ses deux contacts, et deux fils qui les relient.*

![L’instant où la boucle se ferme : une pile, deux fils, et la petite lampe s’allume.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g3-first-electric-circuit/img-cfb8747d4511.jpg)

*L’instant où la boucle se ferme : une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), deux fils, et la petite [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) s’allume.*

## 16.2 Le circuit doit être fermé

**Définition 16.4 (Circuit électrique).**

Un *circuit électrique* est une boucle complète pour l’électricité : on sort d’une [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), on traverse les fils et la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), et on revient par l’autre [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery). Quand la boucle est complète, on dit que le circuit est *fermé* ; s’il présente une coupure quelque part, il est *ouvert*.

**Proposition 16.5 (La loi de la boucle).**

La [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) ne s’allume que si le circuit est fermé — une boucle ininterrompue partant d’une [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery), traversant la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), et revenant à l’autre [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery). Une seule coupure, n’importe où dans la boucle, et la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) s’éteint : l’électricité ne saute pas les coupures, et elle ne s’engage pas dans les impasses.

**Exemple 16.6 (Pourquoi les deux extrémités ?).**

Relie *deux* fils de la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $+$ de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) aux deux contacts de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), en laissant le $-$ de côté : rien. Un fil depuis le $+$ et un depuis le $-$, mais tous les deux au plot de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) : rien encore. La [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) ne s’allume que si la boucle passe par les deux [bornes](#def-g3-first-electric-circuit-battery) différentes de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) *et* par les deux contacts différents de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) — un aller-retour complet.

**Exemple 16.7 (L’interrupteur).**

Un *interrupteur* est une porte dans le circuit : un petit pont de métal que le clic pose (fermé — la boucle est complète, de la [lumière](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/3-la-lumiere-et-les-ombres#def-g1-light-and-shadows-source) !) ou soulève (une coupure — l’obscurité). Le bouton de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) de poche, l’[interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) du mur, le bouton d’une sonnette : tous sont des portes dans une boucle. Tu peux en fabriquer un avec une pince à linge et une bande de papier d’aluminium repliée sur ses mâchoires.

![Le même circuit dessiné proprement, avec des symboles. À gauche : interrupteur fermé, la boucle est complète, la lampe s’allume. À droite : une coupure à l’interrupteur — l’obscurité.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g3-first-electric-circuit/fig-bc357bf6eca8.svg)

*Le même circuit dessiné proprement, avec des symboles. À gauche : [interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) fermé, la boucle est complète, la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) s’allume. À droite : une coupure à l’[interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) — l’obscurité.*

**Remarque 16.8 (Des dessins bien propres).**

Plutôt que de dessiner chaque bosse de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) et chaque pas de vis de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), les électriciens utilisent des *symboles* : deux barres inégales pour la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) (la longue est le $+$), un cercle barré d’une croix pour la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), un petit pont-levis pour l’[interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch), et des traits droits pour les fils. Un schéma en symboles se dessine plus vite, et n’importe qui dans le monde peut le lire — nous utiliserons ces schémas pendant de nombreuses années.

**Remarque 16.9 (La pile oui, la prise jamais).**

Tout ce chapitre se joue avec de petites [piles](#def-g3-first-electric-circuit-battery) rondes ou plates : leur poussée est minuscule et sans danger pour les expériences. La *prise de courant* est un autre monde — sa poussée est des centaines de fois plus puissante, assez pour blesser ou tuer. N’introduis jamais de fils, de doigts ni quoi que ce soit dans une prise, et ne démonte jamais un appareil qui s’y branche. Les jeux avec une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) : oui. La prise : jamais.

## 16.3 Exercices

**Exercice 16.1 ★.**

Nomme les deux [bornes](#def-g3-first-electric-circuit-battery) d’une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) et les deux endroits de contact d’une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb).

**Solution de Exercice 16.1.**

Les [bornes](#def-g3-first-electric-circuit-battery) de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) : $+$ (plus) et $-$ (moins). Les contacts de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) : le plot, au bas du culot, et le côté métallique du culot.

**Exercice 16.2 ★.**

Qu’est-ce qu’un [circuit fermé](#def-g3-first-electric-circuit-circuit) ? Qu’est-ce qu’un [circuit ouvert](#def-g3-first-electric-circuit-circuit) ? Dans lequel la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) s’allume-t-elle ?

**Solution de Exercice 16.2.**

Fermé : une boucle ininterrompue d’une [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) à l’autre. Ouvert : une boucle avec une coupure quelque part. La [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) ne s’allume que dans le [circuit fermé](#def-g3-first-electric-circuit-circuit).

**Exercice 16.3 ★.**

Léa relie la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $+$ de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) au plot de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) avec un fil, et s’arrête là. La [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) reste éteinte. Que manque-t-il, dans les mots de la loi de la boucle ?

**Solution de Exercice 16.3.**

Le trajet de retour. Un seul fil ne fait que la moitié d’une boucle : l’électricité doit sortir d’une [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery), traverser la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) et *revenir à l’autre [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery)* — il manque à Léa un second fil allant du contact latéral de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) à la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $-$.

**Exercice 16.4 ★.**

Quel métier fait un [interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) dans la boucle ? Qu’y a-t-il à l’intérieur d’un [interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) quand il est fermé ?

**Solution de Exercice 16.4.**

L’[interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) est une porte dans la boucle : fermé, il complète le circuit ; ouvert, il crée une coupure. À l’intérieur d’un [interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) fermé, un petit pont de métal relie les deux fils.

**Exercice 16.5 ★.**

Dessine, avec les symboles bien propres de [Remarque 16.8](#rem-g3-first-electric-circuit-symbols), un circuit comportant une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), un [interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) fermé et une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb). Quel symbole correspond à quoi ?

**Solution de Exercice 16.5.**

Une boucle de traits droits reliant : deux barres inégales (la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), la barre longue étant le $+$), le symbole du pont-levis posé à plat (l’[interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch)), et un cercle barré d’une croix (la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb)).

**Exercice 16.6 ★.**

La [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) de poche s’éteint au milieu d’un camping. Donne trois coupures ou pannes possibles à vérifier, d’après [Méthode 16.3](#met-g3-first-electric-circuit-light).

**Solution de Exercice 16.6.**

Une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) usée ; une connexion mal serrée (fil ou [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) mal vissés, ressort tordu) ; une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) grillée — son filament brisé fait une coupure à l’intérieur même de la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb).

**Exercice 16.7 ★.**

Dans le circuit d’une sonnette, où se trouve l’« [interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch) » ? Pourquoi la sonnerie ne retentit-elle que tant qu’on appuie sur le bouton ?

**Solution de Exercice 16.7.**

Le bouton *est* l’[interrupteur](#ex-g3-first-electric-circuit-switch). En appuyant, on pose le pont de métal et on ferme la boucle : la sonnerie retentit ; en relâchant, on soulève le pont, la coupure s’ouvre et la sonnerie s’arrête.

**Exercice 16.8 ★.**

Pourquoi ne faut-il jamais enfoncer quoi que ce soit dans une prise de courant, alors que jouer avec une [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) ne pose pas de problème ? (Voir [Remarque 16.9](#rem-g3-first-electric-circuit-safety).)

**Solution de Exercice 16.8.**

La poussée de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) est minuscule et sans danger ; celle de la prise est des centaines de fois plus puissante et peut blesser ou tuer. Les prises ne sont pas faites pour les expériences — jamais.

**Exercice 16.9 ★.**

Une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) tenue par son plot sur la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $+$ de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), et un fil partant de la [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $-$ pressé contre le côté métallique du culot : s’allumera-t-elle ? Suis la boucle du doigt pour décider.

**Solution de Exercice 16.9.**

Oui, elle s’allume. Suis la boucle : [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) $+$, entrée par le plot, traversée du filament, sortie par le contact latéral, parcours du fil, retour au $-$. Un aller-retour complet qui passe par les deux [bornes](#def-g3-first-electric-circuit-battery) et les deux contacts.

**Exercice 16.10 ★★.**

Sam construit une boucle : [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery), fil, [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), fil, retour à la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) — mais il branche les deux fils sur la même [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery), le $-$, « parce qu’elle était plus près ». La [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) reste éteinte alors que la boucle paraît complète. Explique ce qui manque à sa boucle, à l’aide de [Exemple 16.6](#ex-g3-first-electric-circuit-bothends).

**Solution de Exercice 16.10.**

Sa boucle ne passe jamais par la seconde [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery). Un circuit doit aller d’une [borne](#def-g3-first-electric-circuit-battery) *à l’autre en traversant la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb)* : sortir du $-$ pour revenir au $-$ est un aller-retour vers nulle part — la poussée de la [pile](#def-g3-first-electric-circuit-battery) a besoin de ses deux extrémités différentes dans la partie.

**Exercice 16.11 ★★.**

Dans une guirlande de fête, il manque une [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb), et la guirlande *entière* est éteinte, alors que toutes les autres [lampes](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) sont en bon état. Que t’apprend cela sur la façon dont les [lampes](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) sont disposées dans la boucle ? (Le chapitre sur les circuits de l’an prochain donnera un nom à cette disposition.)

**Solution de Exercice 16.11.**

Les [lampes](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) sont forcément toutes sur une seule et même boucle, les unes après les autres : la [lampe](#def-g3-first-electric-circuit-bulb) manquante laisse une coupure, et une seule coupure éteint toute la guirlande — c’est la loi de la boucle. (L’an prochain, cette disposition les unes après les autres recevra son nom : un circuit en série.)