MPI03 – Mesures électriques

MPI- Séance N° 3 – Mesures électriques
2. Quelques simulations de circuits électriques :
1.
Circuit série, circuit dérivation.
a) Elaboration.
A l’aide du logiciel de simulation Crocodile physics construire sur la même page :
 Un circuit en série comportant une batterie de tension continue 12 V, deux lampes à filament de puissance 10
W et un interrupteur simple.
 Un autre circuit comportant en série la même batterie de tension continue 12 V, une des lampes et l’interrupteur
simple. Disposer la deuxième lampe à filament en dérivation par rapport à la première.
 Copier-coller les schémas des deux circuits dans un logiciel de dessin (Paint), puis disposer chaque schéma
dans le cadre associé du compte-rendu.
b) Manipulation.
 Fermer les 2 interrupteurs et observer la simulation.
 Noter les différences observables dans le compte rendu.
 Ouvrir les interrupteurs.
 Augmenter la tension des batteries de 1V et fermer les interrupteurs.
 Observer.
 Renouveler les 2 dernières opérations jusqu’à atteindre 16 V.
 Compléter la conclusion dans le compte-rendu.
2.
Circuit résistif.
Vous disposez d’un conducteur ohmique de résistance. R = ………. .
Construire en simulation un circuit série comportant une batterie de tension réglable entre 0 et 15 V, un interrupteur et la
résistance précédente.
 Utiliser la simulation pour faire varier la tension aux bornes du générateur de volts en volts et noter les
observations.
 D’après les observations précédentes, est-il possible d’insérer sans risque ce conducteur dans le circuit ?
 Tenir compte de cette simulation pour la suite.
3. Mesurer des grandeurs électriques.
1.
Dispositif.
Réaliser le circuit résistif précédent. Faire vérifier le circuit avant toute mise sous tension.
Remarque : Par la suite, on notera A la borne d’entrée du conducteur ohmique, B sa borne de sortie et donc AB cette
résistance.
2.
Instruments de mesure.
a) En théorie.
Pour mesurer des grandeurs électriques, on utilise un multimètre.
 Visionner la présentation du multimètre. Démo flash :
http://pedagogie.ac-montpellier.fr:8080/disciplines/scphysiques/academie/PCMFOAD/4eme/Multimetre/index.htm



En vous aidant de cette animation, complétez le compte-rendu en légendant la photo des multimètres du lycée.
Observer l’animation sur l’utilisation en ampèremètre puis en voltmètre.
Compléter le compte-rendu.
b) En pratique.
Dans le circuit réalisé au II. 1.) placer convenablement :
 Un multimètre en ampèremètre pour mesurer l’intensité du courant qui traverse le conducteur ohmique AB
notée IAB.
 Un autre multimètre en voltmètre pour mesurer la tension aux bornes du conducteur ohmique AB notée UAB.
Dans le compte-rendu faire le schéma à l’aide de l’outil de dessin.
III. Etude du conducteur ohmique.
1.
Mesure.
Faire varier la tension aux bornes du générateur de 0 à 10 V par pas de 0,5 V, et mesurer la tension U AB aux bornes du
conducteur ohmique.
Placer les résultats dans un tableau
UAB (V)
0,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
…
IAB ( )
2.
Tracé des caractéristiques.

Tracer, sur papier millimétré ou quadrillé (à joindre au compte-rendu) le graphe UAB = f(IAB). Indiquer
précisément les échelles.
Compléter le compte-rendu.

Utilisation d’un tableur :
Ouvrir le tableur excel. Reporter les valeurs du tableau précédent dans les 2 premières lignes.
 Suivre les indications du professeur pour obtenir le graphique UAB = f(IAB) ou regarder
l’animation :
http://www.lyc-valdedurance.ac-aix-marseille.fr/extra/didacticiels/openoffice_graphe.swf
 Suivre les indications pour obtenir l’équation du graphique.
 Imprimer le graphique obtenu. Le comparer à celui tracé à la main et compléter le compte-rendu.
IV. Mesure de résistances à l'aide de l'ohmmètre.
1.
Présentation de l’ohmmètre.
L'ohmmètre est une fonction du multimètre.
On la sélectionne en mettant l'index en position .
Son symbole est le suivant:
Toute mesure de résistance doit être effectuée lorsque le conducteur est hors de tout circuit.
2.
Utilisation.
 Sélectionner la fonction ohmmètre. (position Ω).
 Placer entre les 2 bornes de l'ohmmètre le conducteur étudié précédemment.
 Comparer à la constante trouvée au III (graphique ordinateur) ainsi qu’à la valeur indiquée par le constructeur.
 Compléter le compte-rendu.
V. Lois d'associations de conducteurs ohmiques.
1.
Association en série.
 Réaliser l'association en série des 2 conducteurs ohmiques de résistance R1 et R2.
 Mesurer à l’aide de l’ohmmètre la résistance R de l'association.
 Compléter le compte-rendu.
2.
Association en parallèle.
 Réaliser l'association parallèle des 2 conducteurs ohmiques R1 et R2.
 Mesurer la résistance R de l'association.
 Compléter le compte-rendu.
VI. Mesures de résistances à l'aide du code des couleurs.
Les conducteurs ohmiques utilisés en électronique se présentent sous forme de petits cylindres.
La valeur de leur résistance R est codée par le constructeur à l'aide d'anneaux colorés.
a = chiffre des dizaines
b = chiffre des unités
ab forme un nombre à 2 chiffres: X
c = valeur de la puissance de 10
T = tolérance
La valeur de la résistance s'exprime en ohms sous la forme
R = X.10c
La correspondance entre couleurs et chiffres est donnée par le tableau cicontre.
La tolérance indique la précision avec laquelle le constructeur garantit la
valeur de R telle que :
R(1-T%) < R < R(1+T%)
couleur de l'anneau
noir
marron
rouge
orange
jaune
vert
bleu
violet
gris
blanc
argent
or
valeur de a,b,c
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-1
-2
tolérance
20%
1%
2%
10%
5%
Nom :
Prénoms :
MPI TP n°3 Compte-rendu
I. Réaliser des circuits électriques :
1°)
Schéma du circuit série
Schéma du circuit dérivé
Les différences :
Lorsque la tension du générateur atteint
, on observe
Le conducteur ohmique dont dispose le groupe a une
R=

Schéma de la simulation du circuit comportant ce dipôle, un générateur de tension continue réglable allant de 0 V à 15 et un
interrupteur simple.
Est-il possible d’utiliser toute la gamme de tensions du générateur ? Pourquoi ?
II. Mesurer des grandeurs électriques :
Un voltmètre permet de mesurer des ……………… qui s’expriment en ……….. de symbole …………
Le voltmètre se branche en ....................................................................... du dipôle
Pour mesurer la tension UAB : on place la borne rouge sur …………. Et la borne com sur ………..
La tension UBA est …………………………. la tension UAB
Un ampèremètre permet de mesurer des ……………… qui s’expriment en …….. de symbole …………
L’ampèremètre se branche en .....................................................................................................................
Pour mesurer l’intensité I d’un courant traversant le dipôle de A vers B, l’ampèremètre doit être placé de façon
…………………………………………………………………………………………………….
Schéma du circuit du I.2°) comportant un multimètre en ampèremètre pour mesurer l’intensité du courant qui traverse le
conducteur ohmique et un autre multimètre en voltmètre pour mesurer la tension aux bornes du conducteur ohmique.
III. Etude du conducteur ohmique :
1.
Etude des graphiques.
 Que représente le graphe tracé sur papier millimétré?
 Quelle est l’équation de ce graphique ?
Tous les conducteurs ohmiques ont une caractéristique………………….
De cette caractéristique on déduit la relation entre la tension aux bornes d’un conducteur et l’intensité du courant qui le
traverse : ………………………………….
Cette loi s’appelle la loi……………………………
La constante ……… s’appelle la ……………………………………….., elle s’exprime en ……………………..lorsque U
est en ………………… et I ……………………..
C'est une valeur constante pour un conducteur donné quelles que soient les valeurs de U AB ou I.
Sa valeur dépend du conducteur.
2.
Comparaison des deux graphiques.
……………………………………………………………………………………………………………
IV. Mesure de résistances à l'aide de l'ohmmètre :
Valeur trouvée à l’ohmmètre : R =
Comment interpréter les différences ?
V. Lois d'associations de conducteurs ohmiques :
1. Association en série des 2 conducteurs ohmiques de résistance R1 et R2 :
Schéma :
R1 =
; R2 =
Commentaire :
;R=
2. Association parallèle des 2 conducteurs ohmiques R1 et R2.
Schéma :
R=
Calculer : 1/R1 =
Commentaire :
1/R2 =
1/R =
3. Enoncer les lois d’association des résistances.
Lorsque 2 conducteurs R1 et R2 sont en série, la résistance de l’association est
Lorsque 2 conducteurs R1 et R2 sont en dérivation, la résistance de l’association est
VI. Mesures de résistances à l'aide du code des couleurs :
En utilisant l’outil de dessin, dessiner les conducteurs distribués au groupe en représentant les anneaux de couleur .
 Lire les valeurs des résistances et encadrer ces valeurs compte tenu de la tolérance.
Résultats:
R1 =
R2 =
Préciser l’encadrement compte-tenu de la tolérance :
< R1 <
Vérifier que les valeurs de mesurées à l’ohmmètre se trouvent dans l’intervalle.
< R2 <