Comment jouer à Promenade au voltmètre
- Choisis un test et lis sur la carte le circuit et où vont les pointes.
- Suis le potentiel autour de la boucle : il monte dans les piles, baisse de I·R dans les résistances et reste à plat le long des fils.
- Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer. Les pointes marchent jusqu'à leurs points et l'appareil indique rouge moins noire.
- Compare la mesure et le paysage avec ta prédiction orange.
Une tension est entre deux points
Chaque point d'un circuit a un potentiel, et une tension est toujours la différence entre deux d'entre eux. C'est pourquoi un voltmètre a deux pointes : il indique le potentiel à sa pointe rouge moins le potentiel à sa pointe noire, V = V_red − V_black, donc inverser les pointes change le signe. Faire le tour d'un circuit, c'est comme marcher dans un paysage : une pile est une rampe qui t'élève de sa tension, chaque résistance ou lampe est une rampe qui descend de I·R, et un fil est un terrain plat, car il n'a pas de résistance. Quel que soit ton chemin, tu reviens à ton point de départ, donc les montées et les descentes se compensent. Un interrupteur ouvert arrête le courant ; sans courant, la lampe ne fait rien baisser, donc toute la tension de la pile apparaît aux bornes de la coupure. Des piles reliées + contre + poussent l'une contre l'autre, et la plus petite retire sa tension à la plus grande.
Un modèle d'apprentissage ciblé
Les piles, les fils et le voltmètre sont idéaux : les piles gardent leur tension quel que soit le courant, les fils n'ont pas de résistance et l'appareil ne prend aucun courant, donc mesurer ne change rien. Les résistances et la lampe sont des résistances fixes, et le courant est constant tout de suite. Le potentiel vaut 0 V à la borne − de la pile ; il monte dans chaque pile, baisse de I·R dans chaque résistance, et un interrupteur ouvert prend ce qui reste. Les pointes marchent jusqu'à leurs points en 2 s et l'appareil indique dès que les deux touchent. Les points des électrons avancent à une vitesse qui suit le courant, pas à la vraie vitesse de dérive. Les réponses à 2 % près sont justes ; une mesure de 0 doit l'être à 0,05 V près.