I ou U
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CH9:La tension électrique U( V ) ( livre ch6 p92-107 ) Les exercices Tests ou " Vérifie tes connaissances " de chaque chapitre sont à faire automatiquement sur le cahier de brouillon pendant toute l’année. Tous les schémas d'électricité sont à réaliser uniquement au crayon et à la règle. Noter dans le cahier de texte pour la séance prochaine: A lire Documents pages 92-93;100-102. Cahier de brouillon :exercices tests de 1 à 7p103 ( solutions p220 ). Cahier d’exercices . Ex1: 8, 10,11, 12,13 p104. Ex2: 14,15,17 et 18 p105 Ex3: 20 et 22 p106. Objectifs: * Mesurer la tension aux bornes d'un dipôle isolé. * Mesurer la tension aux bornes d'un dipôle dans un circuit. *Montrer que tension et intensité sont deux grandeurs différentes. *Adapter un dipôle à un générateur donné. *Utilisation du simulateur crocodiles physics. I) La tension électrique [ U ( V ) ] A) Symbole de la tension .Le symbole de la tension électrique est U. Dans un circuit électrique, on la représente par un segment fléché de couleur verte. Par convention et pour un générateur, la tension et l'intensité sont dans le même sens. Et de sens opposé aux bornes des autres dipôles. B) Unité de la tension. [VOLTA Alessandro (Côme, 1745 - 1827) Ne pas écrire, lire uniquement . Né le 18 février 1745 à Côme, le jeune Volta est rapidement attiré par la physique. Ses deux premiers mémoires, De vi attractiva ignis electrici (1769) et De modo constrendi novam machinam electricam (1771) lui permettent d'obtenir, en 1774, la chaire de physique à l'École royale de Côme. Napoléon Bonaparte le pensionne et il devient alors l'un des huit associés étrangers de l'Académie des sciences. En 1810, il est élevé au rang de sénateur de Lombardie et acquiert le titre de comte. Empilement [ Extraits de l'académie des sciences ( Paris ,1801) ]. En 1792, Alessandro VOLTA ( 1745 - 1827 ) professeur à l'Université de Pavie s'intéresse aux phénomènes créés par le contact de deux métaux différents dont l'un est humide: " L'attouchement de conducteurs différents,surtout métalliques... que j'appellerai conducteurs secs, ou de la première classe, avec des conducteurs humides , éveille le fluide électrique et lui imprime une certaine impulsion ou incitation... ". "Ainsi, chaque fois que, dans un cercle complet de conducteurs on place, un de la seconde classe entre deux de la première classe, différent entre eux .,il s'établira un fluide électrique qui ne cesse qu'en rompant le cercle et se rétablit aussitôt , chaque fois que le cercle est refermé..". C'est au début de 1800 que VOLTA mis au point son invention.Elle comprenait successivement ,empilé verticalement : Un disque de cuivre , une rondelle de feutre mouillé, un disque de zinc, et ainsi de suite.Pour chaque groupe de trois éléments,l’impulsion était de l'ordre de 0,8 V. 1) A quelle grandeur physique est associée le nom du professeur cité dans le texte ? 2) De quelle invention s'agit-il dans ces extraits, retrouver l'origine du nom. 3 ) Traduire avec le vocabulaire électrique actuel les expressions: "Il s'établira un fluide électrique qui ne cesse qu'en rompant le cercle et se rétablit aussitôt , chaque fois que le cercle est refermé" B) Unité de la tension électrique. Comme toutes les unités en ( mathématiques ou sciences ), la tension électrique U possède des multiples et sous-multiples. 1k€ = 1000 € ; 35,5k€ = 35500 € ; 0,01k€ = 10 € ; 0,001k€ = 1 € 200 mm =0,200 m ; 1405 mm = 1,405 m ; 75 mm = 0,075 m Pour passer de l'unité au milli, X 1000 3450mV U = 3,45 V =… On déplace la virgule à droite ou gauche de àtrois crans. U = 0,23 V =……mV 230 Pour passer des kilos à l'unité, X 1000 7200 V U = 7,2kV =…… On déplace la virgule à droite de trois crans. U = 0,025 kV =… 2,5 V 0,025 V U = 25 mV =…… A apprendre par cœur ! Pour passer du milli à l'unité, 1000 0,654 V On déplace la virgule de trois crans à gauche U = 654mV =…… 1,732V U = 1732mV = …. Pour passer de l'unité au kilo ,on divise par U = 230 V =…… 0,230 .kV 1000; on déplace la virgule à gauche de trois crans. C) Appareil de mesure de la tension électrique. 5 cm Unité de la tension électrique U = Volt Voltmètre Appareil de mesure de la tension électrique U = V Volt mètre V Sélecteur de mode sur OFF. -0.01 -0.00 0.00 W OFF 20V DCV ACV DCA V mA/V/W Entrée V V COM Sélecteur de mode sur Sortie 20V. Le multimètre est V utilisé en Voltmètre sur le calibre 20V. Le calibre d'un appareil électrique est la plus grande valeur que l'appareil peut mesurer. *Calibre 20V, U doit être inférieure à 20V. En général, quand on ne connaît pas la valeur de la grandeur électrique ( I ou U ), on sélectionne le plus grand calibre. COM Le voltmètre se branchera TOUJOURS aux bornes d'un dipôle; en dérivation , on utilisera toujours un fil rouge et un noir( classiques ). II) Mesure de la tension aux bornes des dipôles. A) Les dipôles sont isolés ( ne sont pas reliés à d'autres ) . On veut mesurer la tension aux bornes de plusieurs dipôles: *Générateur isolé, Lampe , DEL , Moteur et Interrupteur . Dipôle Schéma Tension U(V) Générateur Lampe DEL Moteur Interrupteur Observations II) Mesure de la tension aux bornes des dipôles. A) Les dipôles sont isolés ( ne sont pas reliés à d'autres ) . On veut mesurer la tension aux bornes de plusieurs dipôles: *Générateur isolé, Lampe , DEL , Moteur et Interrupteur Dipôle Tension Schéma Observations U(V) V La tension aux bornes 5,79 5,89 +6 VV du générateur est égale à +6V V Si on inverse le générateur - 6 V ou le voltmètre ,la tension sera négative -6V Générateur Remarque1: Un dipôle qui possède une tension à ses bornes est appelé dipôle actif ou dipôle générateur Lampe , DEL , Moteur et Interrupteur . Dipôle Tension Schéma Observations U(V) Lampe L= 0 V 0V DEL V 0V V 0V K= 0 Interrupteur Ouvert V 0V K= 1 Fermé V 0V DEL= 0 Moteur M= 0 M Remarque2: Un dipôle qui ne possède pas de tension à ses bornes est appelé dipôle passif ou dipôle "récepteur". Isolé , l'interrupteur ouvert ou fermé (STRAP , SHUNT ou fil électrique ), la tension à ses bornes est nulle. B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. aH A *Comment représente-t-on la tension K aux bornes de chaque dipôle? aB V *Comment brancher le voltmètre 6V DC B bH V pour mesurer les tensions aux L V bB I bornes de chaque dipôle? N2 N1 aH P2 P3 P1 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 N9 N10 K aB bH bB N1 N 2 N 3 N4 N5 N6 N7 N8 B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. aH A K a B U bH g B UL L bB Dipôles K =0 K =1 A l'endroit U=+6V U=+6V A l'envers P9 P10 U=-6V U=-6V A l'endroit U= 6V 0V U= U=0V Interrupteur A l'envers U= 6V U=0V A l'endroit U= 0V U=+6V Lampe A l'envers N9 N10 N7 N8 U= 0V U=+6V Positions V N2 N1 Interrupteur Générateur aH P2 P3 P1 P4 P5 K aB bH bB N1 N 2 N3 N4 N5 N6 P6 P7 P8 B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. aH A C On laisse la lampe en place.On K aB ajoute une DEL entre D et N5 D Dipôles Interrupteur U g U bH DEL K =1 K =0 Positions V bB DEL A l'endroit U=+6V U=+6V N4 N1 Générateur P2 P3 P1 P4 P5 P6 P7 A l'envers P10 U=-6V U=-6V A l'endroit U= 6V U=0V Interrupteur A l'envers U= 6V A l'endroit U= 0V U=0V U=+6V P8 P9 K aB bH bB N1 N 2 N3 N4 N 5 N6 N7 N8 DEL N9 A l'envers N10 U= 0V DEL = 1 U=+6V DEL = 0 B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. aH A E On laisse la lampe et la DEL en place. K C On ajoute un moteur entre F et N6 aB F Dipôles Interrupteur U g U bH M K =1 K =0 Positions M V bB M A l'endroit U=+6V U=+6V N6 N1 Générateur P2 P3 P1 P4 P5 P6 P7 A l'envers P10 U=-6V U=-6V A l'endroit U= 6V U=0V Interrupteur A l'envers U= 6V A l'endroit U= 0V U=0V U=+6V P8 K aB bH bB N1 N 2 N3 N4 N 5 N6 M N7 N8 P9 Moteur A l'envers N9 N10 U= 0V M=1 U=+6V M=1 B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. aH C G E A K K1 K2 aB K3 H 2) Conclusion. Quand on branche un D B F U U3 U U U dipôle aux bornes d'un 2 g 1 bH V générateur, la tension à M bB N8 ses bornes est égale à N1 N4 N6 N2 celle du générateur. P2 P3 P1 P4 P5 P6 P7 K2 K3 P8 P9 P10 N9 N10 K aB bH bB N1 N 2 K1 N3 N4 N 5 N6 M N7 N8 V Dans un circuit où les dipôles sont branchés en dérivation par rapport au générateur, il y a unicité de la tension. III) Adaptation d'une lampe ( ou un dipôle ) à un générateur. Quel sera l'état d'une lampe( dipôle) quand on fait varier la tension du générateur. Comment mesurer la tension aux bornes d'une lampe et l'intensité qui la traverse, . aH A C 1)Schéma et réalisation expérimentale. A I a K I I *Mesurer l'intensité:Ampèremètre. B UA *Mesurer la tension: Voltmètre. L 6V DC bH bB I V Ug UL I D I On veut varier: 1V < Ug< 10V 2)Tableau de mesure. N5 N1 aH P2 P3 P1 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 A K aB V bH Intensité bB I(A) Tension U(V) N1 N U1= 2V U2= 4V U3= 5V U4= 6V U5= 9V U6= 10V U7= 12V I1 = A I2 = A I3 = A I4 = A I5 = N9 N10 N7 N8 N 3 N4 N5 N6 2 Observations A I6 = A I7 = A I K I 10A COM C I= ? 0A A A U UAA =0V ? I L V V Ug UL N1 I COM I N5 3) Conclusion: La lampe brillera ( ou le dipôle fonctionnera ) normalement si elle est soumise à sa tension nominale UN et son intensité nominale IN . L ( UN = 6V ; IN = 0,06A ) . Un dipôle est adapté à un générateur quand sa tension nominale est égale à la tension appliquée. L'intensité qui le traverse est alors égale à l'intensité nominale. Remarques: On néglige l’intensité qui traverse le voltmètre Iv= 0A. Et on néglige aussi la tension aux bornes de l’ampèremètre UA = 0 V
