Circuits à une boucle, moteurs et capteurs

Pour faire fonctionner une lampe avec une pile, il faut un trajet conducteur fermé reliant une borne de la pile à l’autre en passant par les deux bornes distinctes de la lampe. Les composants doivent être adaptés et en bon état. Un interrupteur ouvert coupe ce trajet ; dans le montage simple étudié, la lampe s’éteint. Fermer le circuit rétablit la continuité, si tous les contacts sont corrects.

Une boucle n’est pas définie par la forme ronde du dessin. Elle se reconnaît en suivant les connexions : un seul trajet passe successivement par les composants avant de revenir à la pile. La lampe transforme l’énergie reçue en lumière et transferts thermiques. Le courant ne s’use pas à son passage.

Dans un circuit à une seule boucle, déplacer l’interrupteur avant ou après la lampe ne change pas sa fonction : l’ouvrir interrompt toute la boucle. On peut comparer deux montages qui échangent les positions de composants tout en gardant les mêmes éléments et les mêmes connexions. Pour un composant dont le sens de branchement compte, conserve aussi ce sens ; changer l’ordre n’est pas inverser ses bornes.

Un moteur miniature adapté convertit un transfert électrique en mouvement, avec d’autres transferts vers l’environnement. Un élément photovoltaïque suffisamment éclairé peut fournir un transfert électrique à un moteur compatible : il reçoit d’abord de l’énergie lumineuse. Il faut observer réellement le montage et noter les conditions d’éclairement, car un assemblage quelconque ne fonctionne pas forcément.

Un capteur réagit à une grandeur. Une photorésistance réagit à l’éclairement : sa résistance diminue généralement quand elle reçoit davantage de lumière. Dans un kit préalablement vérifié, cette variation peut modifier l’éclat d’un témoin placé dans la même boucle. Observer un changement ne donne pas automatiquement une valeur chiffrée d’éclairement : une mesure exigerait un étalonnage.

Montage A : pile, interrupteur, lampe, retour à la pile. Montage B : même pile, même lampe, même interrupteur, mais l’interrupteur est placé après la lampe. Pour chaque montage, note l’état de la lampe avec l’interrupteur fermé puis ouvert. Attendu si le matériel fonctionne : allumée puis éteinte dans les deux montages. Il ne reste pas du courant seulement « avant la coupure ».

Pour le capteur, utilise le montage préparé avec une photorésistance et un témoin adaptés. Compare capteur éclairé puis masqué, sans changer la pile, le témoin ou les connexions. Répète. Note la réaction réellement observée ; si elle est trop faible, n’invente pas un résultat. L’enseignant vérifie l’adaptation et les contacts. Le capteur détecte ; le témoin rend la réponse visible : leurs fonctions sont différentes.

La figure présente deux circuits fermés à une boucle. En haut : pile, interrupteur fermé et lampe. Le symbole de pile comporte un trait long et un trait court ; le cercle avec une croix représente la lampe. Les fils sont figurés par des traits. L’interrupteur est ici dessiné en contact ; pour le représenter ouvert, on dessinerait une séparation entre le contact mobile et l’autre borne.

En bas : une photorésistance est ajoutée dans la boucle avec un témoin lumineux. Le rectangle représente une résistance et les deux flèches orientées vers elle indiquent la lumière incidente : ces flèches ne sont pas des fils ni le sens du courant. Le dessin ne spécifie pas les caractéristiques du matériel. Il faut donc un kit compatible validé par l’enseignant ; ce schéma ne permet pas de choisir n’importe quelle pile ou lampe.