La tension électrique, notée U et exprimée en volts (V), représente la différence de potentiel entre deux points d’un circuit. Au brevet comme au bac, la calculer revient le plus souvent à appliquer la loi d’Ohm : U = R x I, où R est la résistance en ohms et I l’intensité en ampères. Cette relation est au programme de physique-chimie dès la troisième et reste mobilisée jusqu’en terminale dans les circuits plus complexes.
Loi d’Ohm appliquée au calcul de tension : la formule de base
La loi d’Ohm relie trois grandeurs : la tension U aux bornes d’un dipôle, la résistance R de ce dipôle et l’intensité I du courant qui le traverse. La formule s’écrit U = R x I. Pour retrouver l’une des trois grandeurs, il suffit d’isoler l’inconnue : I = U / R pour l’intensité, R = U / I pour la résistance.
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En pratique, la difficulté ne vient presque jamais de la formule elle-même. Elle vient de la lecture de l’énoncé. Un exercice de brevet donne souvent un schéma de circuit avec plusieurs dipôles, et la première étape consiste à identifier le dipôle concerné par la question, puis à repérer les valeurs associées.
Prenons un cas typique : un résistor de 47 ohms traversé par un courant de 0,2 ampère. La tension à ses bornes vaut U = 47 x 0,2 = 9,4 V. Le piège fréquent dans les copies est l’oubli de convertir les unités. Si l’énoncé donne une résistance en kilohms (kΩ), il faut multiplier par 1 000 avant d’appliquer la formule. Si l’intensité est en milliampères (mA), on divise par 1 000.
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- 1 kΩ = 1 000 Ω, donc 4,7 kΩ = 4 700 Ω
- 1 mA = 0,001 A, donc 200 mA = 0,2 A
- Toujours vérifier que R est en ohms et I en ampères avant de poser la multiplication
Cette conversion est la source d’erreur la plus courante au brevet. Convertir les unités avant tout calcul élimine la majorité des fautes.
Tension dans un circuit en série et en dérivation : la loi des mailles
La loi d’Ohm ne suffit pas toujours. Quand un circuit comporte plusieurs dipôles, il faut aussi connaître les lois d’additivité des tensions. Dans un circuit en série, la tension du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes de chaque dipôle. Si un générateur fournit 12 V et qu’un premier résistor en absorbe 4,5 V, le second résistor supporte 7,5 V.
Cette propriété porte le nom de loi des mailles en terminale. Au brevet, on parle simplement d’additivité des tensions en série. L’idée reste la même : la tension totale se répartit entre les dipôles du circuit.
Circuit en dérivation
Dans un montage en dérivation (parallèle), chaque branche reçoit la même tension. Si le générateur délivre 6 V, chaque dipôle branché en dérivation a une tension de 6 V à ses bornes. Le calcul de tension se ramène alors à appliquer la loi d’Ohm sur chaque branche séparément, avec la même valeur de U.
Un exercice classique au bac comme au brevet combine les deux types de montage. Une branche en série avec deux résistors, elle-même en dérivation avec une autre branche. Identifier la nature du montage (série ou dérivation) est le prérequis avant toute application de formule.
Tension efficace en courant alternatif : la grandeur mesurée au bac
Au bac de physique-chimie, le calcul de tension ne se limite pas au courant continu. Les exercices sur le courant alternatif introduisent la notion de tension efficace, notée Ueff. C’est la valeur lue sur un voltmètre en mode alternatif, et c’est aussi celle qui sert à calculer la puissance consommée par un appareil.
La relation entre tension maximale (Umax, l’amplitude du signal) et tension efficace est :
Ueff = Umax / √2
Inversement, Umax = Ueff x √2. Le facteur √2 vaut environ 1,414. Une tension du secteur de 230 V correspond à une tension efficace. La tension maximale atteint donc environ 325 V.
Lire un oscillogramme pour trouver Umax
Les sujets d’examen fournissent souvent un oscillogramme. Pour en extraire Umax, on repère l’amplitude maximale du signal sur l’axe vertical, puis on multiplie le nombre de divisions par la sensibilité verticale (en V/div). Par exemple, si le signal monte à 3,2 divisions au-dessus de la ligne zéro et que la sensibilité est de 5 V/div, Umax = 3,2 x 5 = 16 V. La tension efficace vaut alors 16 / 1,414, soit environ 11,3 V.
Ce type d’exercice combine lecture graphique et calcul. Les erreurs classiques : confondre la valeur crête-à-crête (le double de Umax) avec Umax, ou oublier de diviser par √2.
Méthode de résolution pas à pas pour un exercice de tension
Quel que soit le niveau, la démarche de résolution reste la même. Voici les étapes à suivre face à un exercice de calcul de tension en physique-chimie :
- Lire l’énoncé et le schéma du circuit pour identifier les dipôles, le type de montage (série, dérivation ou mixte) et les grandeurs données
- Convertir toutes les valeurs dans les unités du Système International (ohms, ampères, volts) avant de poser le moindre calcul
- Choisir la formule adaptée : loi d’Ohm pour un dipôle isolé, additivité des tensions pour un circuit série, ou Ueff = Umax / √2 pour du courant alternatif
- Poser le calcul littéral (avec les lettres) avant de remplacer par les valeurs numériques, puis donner le résultat avec l’unité
- Vérifier la cohérence du résultat : une tension aux bornes d’un résistor en série ne peut pas dépasser celle du générateur
Poser le calcul littéral avant le calcul numérique est valorisé dans les barèmes du brevet et du bac. Même avec un résultat final faux, la démarche rapporte des points.
Brevet 2026 et bac : pourquoi le calcul de tension reste un automatisme attendu
La réforme du brevet 2026 modifie la pondération des épreuves : les notes obtenues dans chaque composante de sciences (physique-chimie, SVT, technologie) sont désormais prises en compte séparément, et non plus agrégées de manière compensatoire. Cela signifie qu’une mauvaise note en physique-chimie ne peut plus être masquée par une bonne note en SVT.
Dans ce contexte, la loi d’Ohm et le calcul de tension font partie des automatismes scientifiques que les examinateurs testent en priorité. Au bac, la spécialité physique-chimie mobilise ces mêmes compétences dans des exercices plus longs, souvent associés à l’étude d’un circuit complet avec oscillogramme.
Le calcul de tension repose sur trois formules et deux lois de circuit. La difficulté réelle se situe dans la rigueur de la méthode : identifier le montage, convertir les unités, poser le calcul littéral. Un élève qui maîtrise ces réflexes traite ce type d’exercice en quelques minutes, quel que soit le niveau d’examen.
