La tension électrique : mesurer et additionner les volts

Tu as sûrement déjà vu écrit « 1,5 V » sur une pile, ou « 230 V » près d'une prise électrique. Ce petit « V » signifie volt, l'unité de la tension électrique. Mais qu'est-ce que la tension exactement ? Et pourquoi est-ce dangereux de brancher un appareil prévu pour 1,5 V sur une prise à 230 V ? Dans ce cours, tu vas apprendre à mesurer la tension avec un appareil précis, le voltmètre, et à découvrir deux règles simples qui expliquent comment les tensions se répartissent dans un circuit.

1. Qu'est-ce que la tension électrique ?

La tension, c'est un peu comme la « pression » qui pousse les électrons dans un circuit. C'est le générateur (pile, batterie) qui crée cette tension. On la note U et on la mesure en volts (V).

Point important : la tension se mesure entre deux points d'un circuit. On dit qu'elle est mesurée « aux bornes » d'un composant. Par exemple, on parle de la tension aux bornes de la pile, ou aux bornes de la lampe.

2. Mesurer la tension avec un voltmètre

Le voltmètre est l'appareil qui mesure la tension. Souvent, c'est un multimètre réglé sur la position « V » (tension continue = symbole ⎓ ou DC).

Règle essentielle : le voltmètre se branche en DÉRIVATION (en parallèle) aux bornes du composant à mesurer. On ne coupe jamais le circuit pour le brancher !

Comment le brancher correctement :

• Sa borne V (rouge, +) se relie du côté de la borne + du générateur.
• Sa borne COM (noire, −) se relie de l'autre côté.

Si tu inverses les bornes, l'affichage montre un nombre négatif : ce n'est pas grave, mais mieux vaut respecter le sens.

Exemple 1 : Tu veux mesurer la tension aux bornes d'une lampe. Tu branches les deux fils du voltmètre directement sur les deux bornes de la lampe, sans rien débrancher. L'écran affiche par exemple 3,2 V.

3. La loi d'additivité en circuit SÉRIE

Dans un circuit série, tous les composants sont branchés à la suite, sur une seule boucle. La loi dit :

La tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque composant.

Exemple 2 : Une pile de 4,5 V alimente deux lampes L₁ et L₂ en série. Si on mesure U₁ = 2,5 V aux bornes de L₁, alors :

La tension se partage entre les deux lampes.

4. La loi d'additivité en circuit DÉRIVATION

Dans un circuit en dérivation (ou parallèle), les composants sont branchés sur des branches séparées, entre les deux mêmes points. La loi dit :

La tension est la MÊME aux bornes de chaque branche placée en dérivation.

Exemple 3 : Une pile de 4,5 V alimente deux lampes en dérivation. Alors chaque lampe reçoit 4,5 V. C'est pour cela que les lampes d'une guirlande en parallèle brillent toutes pareil, même si l'une grille.

À retenir

• La tension U se mesure en volts (V) avec un voltmètre, toujours branché en dérivation aux bornes du composant.
• La borne V (rouge) va vers le +, la borne COM (noire) vers le − ; une inversion donne un nombre négatif.
• En série : la tension du générateur = somme des tensions (U = U₁ + U₂ + ...).
• En dérivation : la tension est la même aux bornes de chaque branche.
• On mesure une tension entre deux points, jamais « à un seul endroit ».

★ Pour aller plus loin

Le mot « volt » vient d'Alessandro Volta, un savant italien qui inventa la première pile vers 1800. Avant lui, on ne savait produire de l'électricité que par frottements, de façon brève. Sa « pile voltaïque » a permis pour la première fois un courant continu et durable : une révolution !

Un voltmètre idéal est censé ne rien consommer : on dit qu'il possède une très grande « résistance interne », pour ne pas perturber le circuit qu'il mesure. C'est pour ça qu'on peut le brancher en dérivation sans faire baisser la tension. À l'inverse, l'ampèremètre (qui mesure le courant) se branche en série et doit, lui, laisser passer le courant facilement.

Enfin, sache que la tension de 230 V de nos prises est une tension alternative : elle change de sens 50 fois par seconde ! C'est différent des piles, qui donnent une tension continue. C'est pour cela que ton multimètre a deux réglages : « V⎓ » (continu) et « V∼ » (alternatif).

Sources pour creuser

Livres :

• La Physique-Chimie 4e (collection Cahiers ou manuels Hachette Éducation / Nathan) — le chapitre sur la tension électrique.
• Petites expériences avec l'électricité — cherche des ouvrages de vulgarisation jeunesse en bibliothèque sur les circuits électriques.

Vidéos / chaînes YouTube francophones :

• Chaîne « Physique-Chimie facile » : cherche « tension électrique voltmètre 4e ».
• Chaîne « Cyrus North » ou « e-penser » : recherche « qu'est-ce que la tension électrique » (vulgarisation).
• Chaîne « Paul Olivier » (prof de physique-chimie) : cherche « circuit série dérivation tension ».

Ressources institutionnelles :

• lumni.fr : rubrique Physique-Chimie collège, recherche « tension électrique » et « circuits électriques ».
• education.gouv.fr : programmes officiels du cycle 4 en physique-chimie.