Caractéristiques intensité tension de quelques dipôles

Caractéristiques intensité tension de quelques dipôles
Objectif.
Lorsqu’un courant électrique traverse un dipôle électrique, il existe une relation entre l’intensité
I du courant qui le traverse et la tension à ses bornes UAB. Le but de la manipulation est :
- d’établir les lois d’Ohm UAB = f(I) dans quelques cas simples de dipôles dits « linéaires »,
- de décrire les échanges énergétiques à l’intérieur de ces dipôles.
Utilisation de Généris 5+.
Paramétrages.
 Cliquer sur l’adaptateur voltmètre et glisser sur l’axe vertical. Cliquer sur l’adaptateur
ampèremètre et glisser sur l’axe horizontal. Ces actions vont nous permettre de tracer la
caractéristique UAB = f(I).
 Capteur V : calibre 25 V ; valeurs instantanées ; limites de la grandeur à fixer en
fonction des données ; pour le réglage du zéro, il est bien de déconnecter les liaisons du
voltmètre avec le circuit et de le court-circuiter.
 Capteur A : calibre 250 mA (exception de l’électrolyseur au plomb : calibre 2,5 A) ;
valeurs instantanées ; limites de la grandeur à fixer en fonction des données ; effectuer le
réglage du zéro circuit ouvert.
Utiliser la validation manuelle afin que l’acquisition soit pilotée par l’expérimentateur.
 Désactiver la commande « Fermer au lancement de l’acquisition ».
Mesures.
Lorsque les capteurs sont introduits dans le circuit, lancer l’acquisition à l’aide de l’icône
« drapeau à damiers ». Lorsque l’on fait varier la tension du générateur, les points de
fonctionnement apparaissent sur l’écran. La commande « OK et suivante » de l’écran de
contrôle permet de valider la mesure et de passer à la suivante.
Pour terminer l’acquisition , utiliser l’icône « feu rouge » sur l’écran de contrôle.
1. Dipôles récepteurs.
1.1. Conducteur ohmique.
B
D
I
A
UAB
Générateu
r
0 – 30
+ V
Source de tension continue réglable : tension de
A
départ 0.
Résistance de protection : Rp = 10 .
Le dipôle AB étudié est un conducteur ohmique de
B
résistance R = 33 , puissance maximale : 16 W.
Réaliser le circuit. Faire vérifier.
Faire varier I sans dépasser 250 mA afin de tracer la
caractéristique UAB = f(I).
Enregistrer sous « résistance « nom du groupe » ».
En fin de manipulation, ramener à 0 la valeur de la tension du générateur.
Donner l’allure de la représentation graphique. Commenter.
loi d’Ohm pour un conducteur ohmique :
R
Rp
A
I
UAB
V
UAB = R.I
Effectuer une « modélisation » afin de déterminer R. Unités.
Construire un schéma des conversions énergétiques qui se produisent à l’intérieur du conducteur
ohmique.
1.2. Electrolyseur plomb - acide sulfurique - plomb.
a. Remplacer le conducteur ohmique par un électrolyseur contenant une solution d’acide
sulfurique de concentration 0,1 mol.L-1, dans laquelle plongent deux électrodes de plomb
préalablement décapées. Noter la température de la solution.
Faire vérifier le montage.
Faire croître l'intensité :
Générateu
- d'abord lentement afin de pouvoir effectuer des
r
mesures pour les petites valeurs de I (bonds de 20
0 – 30
+ V
A
mA jusqu'à 100 mA).
Rp
- ensuite plus rapidement (bonds de 100 mA), I ne
dépassera pas 0,5 A.
B
A
V
Enregistrer sous « électrolyseur « nom du groupe » ».
I
b. Laisser 5 minutes le courant électrique traverser le
circuit. Noter une éventuelle élévation de température.
Mesurer ensuite UAB interrupteur ouvert.
Débrancher le montage. Observer les électrodes puis
relier l'électrolyseur à une lampe ou à un moteur T.B.T.
(Très Basse Tension).
c. Allure de la courbe UAB = f(I). Commenter.
Linéarisation de la caractéristique : la courbe obtenue présente une partie linéaire, linéariser cette
partie et déterminer l’équation de la droite obtenue.
loi d’Ohm pour un récepteur actif linéaire :
UAB = E’ + r’.I
Déterminer la force contre électromotrice E’ et de la résistance r’ de l’électrolyseur. Unités.
Noter les observations effectuées. Faire un schéma des conversions énergétiques réalisées à
l’intérieur de l’électrolyseur, au cours de chacune de ses utilisations (récepteur et générateur).
2. Dipôle générateur.
B
D
I
A
V
UAB
Pile 4,5 V
Le dipôle générateur AB étudié est une pile « 4,5 V ».
+
B
Afin d’en tracer la caractéristique UAB = f(I), on lui fera
débiter un courant électrique dans un circuit de résistance
réglable constitué d’un potentiomètre P de résistance 47 
protégé par une résistance Rp = 33 .
Réalisation et contrôle du montage.
Tracé et équation de la caractéristique UAB = f(I).
Enregistrer sous « générateur « nom du groupe » ».
loi d’Ohm pour un générateur linéaire.
I A
A
UAB
Rp
P
UAB = E – r.I
A l’aide de la modélisation, déterminer la force électromotrice E et la résistance interne r de
du dipôle générateur. Unités.
Schéma des conversions énergétiques qui se produisent à l’intérieur du générateur.
Caractéristiques intensité-tension UAB = f(I)
Conducteur ohmique
Electrolyseur plomb-acide sulfurique-plomb
Pile saline 4,5 V