Pourquoi Deux Ampoules en Série sur Pile D Sont Faibles : Division Tension Expliquée
Deux ampoules identiques en série sur une seule pile D (1,5V) brillent faiblement car chaque ampoule ne reçoit que la moitié de la tension de la pile — environ 0,75V au lieu des 1,5V qu'elle aurait seule.
La Physique : Division de Tension en Série
- Circuit série : Même courant (I) traverse tous composants.
- Chaque ampoule a résistance R : Résistance totale = 2R.
- Loi d'Ohm : I = Vpile / (2R)
- Tension par ampoule : Vampoule = I × R = Vpile / 2
Avec une pile alcaline D fraîche (~1,55V circuit ouvert, ~1,4V sous charge), chaque ampoule voit ~0,7V.
Pourquoi La Luminosité Chute Plus Que de Moitié
Flux lumineux ampoule incandescente ∝ V3,5 (approximé). Diviser tension par 2 réduit lumière à ~(0,5)3,5 ≈ 8,8% luminosité nominale. Deux ampoules en série = ~18% lumière totale d'une ampoule à tension pleine.
Facteurs Additionnels
- Résistance interne pile : Pile D ~150–300 mΩ. Sous charge, tension borne s'effondre davantage.
- Coefficient température filament : Résistance à froid 10–15× plus faible qu'à chaud. Appel courant initial plus fort ; régime permanent comme calculé.
- Déséquilibre ampoules : Si résistances diffèrent, tension se divise proportionnellement — une ampoule plus brillante, l'autre plus faible.
Contraste : Connexion Parallèle
- Chaque ampoule reçoit tension pile pleine (1,5V).
- Courant total = 2× courant ampoule unique.
- Pile se vide 2× plus vite.
- Les deux ampoules à luminosité quasi-normale (moins chute résistance interne).
Leçon Pratique
C'est pourquoi le câblage domestique est parallèle : chaque prise/appareil reçoit tension pleine indépendamment du reste. Série sert pour détection courant, guirlandes (anciennes), circuits contrôle spécifiques — pas distribution puissance générale.
Deux ampoules, une pile D, connexion série → chacune reçoit moitié tension → chacune fonctionne à ~9% luminosité → lumière totale ~18% d'une ampoule correctement alimentée. Physique, pas défaut.