Activité 23A PS-2826 La tension dans un circuit en série Electricité: tension, circuit en série Qté 1 1 1 2 Équipement et matériaux PASPORT Xplorer GLX Capteur tension (inclus avec le GLX) Trousse CASTLE Pile D Code d’article PS-2002 EM-8624A PI-6602 But Le but de cette activité est de déterminer la relation entre la tension et la quantité d’ampoules branché à une source de tension dans un circuit en série. Théorie Ampoules Les ampoules dans un circuit en série sont connectée s comme des anneaux dans une chaine. Si des ampoules sont connectées en série à une source de tension, qu’arrivera-t-il à la luminosité de chaque ampoule lorsque plus d’ampoules sont ajoutées à la chaine? Qu’arrivera-t-il à la tension traversant chaque ampoule lorsque d’autres ampoules sont ajoutées au circuit? Si une ampoule est retirée d’un circuit en série, qu’arrive-t-il aux autres ampoules? Aperçu Fig. 1: Circuit série Utiliser un capteur de tension afin de mesurer la différence de potentiel aux bornes de la source de tension (piles D) et aux bornes de chaque ampoule dans un circuit en série. Utiliser le Xplorer GLX pour enregistrer et afficher la tension. Comparer les tensions enregistrées. Problème 1. Comment sera affectée la différence de potentiel dans un circuit en série lorsque d’autres ampoules sont ajoutées? 2. Comment la différence de potentiel aux bornes de la source de tension se compare-t-elle à la tension traversant toutes les ampoules connectées en série dans un circuit? Mesures de sécurité Suivre toutes les instructions concernant l’utilisation de l’équipement. Démarche Montage du GLX 1. Brancher un capteur de tension dans le port d’entrée du côté gauche du Xplorer GLX et ensuite démarrer le ( ). Un graphique de la tension (V) versus le temps (s) apparaîtra. La Physique avec l’Xplorer GLX © 2006 PASCO p. 163 Activité 23A 2. Appuyer sur La tension dans un circuit en série PS-2826 pour aller à la page d’accueil. Sélectionner «Digits» ( afficher la Fig. 2. ) et appuyer sur pour Montage de l’équipement 1. Mettre deux piles D dans le support de piles ( trousse CASTLE). Mettre une ampoule ronde dans une douille. 2. Utiliser des pinces alligators pour monter un circuit avec une ampoule et une source de tension. Fig. 2: Attention de bien brancher la pince d’alligator au ressort tel qu’illustré. 3. Une pince doit être débranchée jusqu’au moment de la collecte des données. Enregistrement des données : une ampoule 1. Brancher le capteur de tension à la douille afin de mesurer la tension qui traverse l’ampoule. 2. Relier la pince à la source de tension pour compléter le circuit. Observer la luminosité de l’ampoule. 3. Appuyer sur ( ) sur le GLX pour mesurer le signal du capteur de tension. La tension apparaît sur l’affichage « digits». 4. Enregistrer la tension aux bornes de l’ampoule dans le tableau des données dans la section: rapport de laboratoire. 5. Déplacer le capteur de tension aux pinces d’alligator qui sont branches à la source de tension afin de mesurer la tension traversant les deux piles D. 6. Enregistrer la tension traversant les deux piles D dans le tableau des données de la section : Rapport de laboratoire. 7. Fig. 3: Montage Fig. 4: Enregistrement de la tension Fig. 5: Enregistrement de la tension pour cesser l’enregistrement des données. Débrancher la source de Appuyer sur tension pour ouvrir le circuit. La Physique avec l’Xplorer GLX © 2006 PASCO p. 164 Activité 23A La tension dans un circuit en série PS-2826 Enregistrement des données: Deux ampoules 1. Brancher une deuxième ampoule en série avec la première dans le circuit. 2. Brancher la source de tension pour fermer le circuit. Enregistrer la luminosité des deux ampoules. 3. Brancher le capteur de tension aux bornes de la seconde douille afin de mesurer las tension traversant l’ampoule. 4. ) du GLX pour mesurer le Appuyer sur ( signal provenant du capteur de tension. Fig. 6: Deux ampoules 5. Enregistrer la tension traversant la deuxième ampoule dans le tableau des données de la section : Rapport de laboratoire. 6. Déplacer le capteur de tension à la première douille pour mesurer la différence de potentiel. Enregistrer la tension traversant la première ampoule dans le tableau des données. 7. Finalement, mesurer et enregistrer à nouveau la tension aux bornes des deux piles. 8. Fig. 7: Enregistrement pour cesser Appuyer sur l’enregistrement des données. Débrancher la pince à la source de tension pour ouvrir le circuit. Enregistrement des données: Trois ampoules 1. Brancher une troisième ampoule en série aux deux autres ampoules du circuit. 2. Répéter le processus pour mesurer la tension traversant la source de tension et traversant chaque ampoule. Enregistrer ces valeurs dans le tableau des données dans le rapport de laboratoire. Fig. 8: Trois ampoules La Physique avec l’Xplorer GLX © 2006 PASCO p. 165 Activité 23A La tension dans un circuit en série PS-2826 3. Après avoir enregistrer les tensions, enlever l’ampoule de la douille du milieu. Noter ce qui arrive aux deux autres ampoules. 4. Appuyer sur pour cesser l’enregistrement. Débrancher la source de tension pour ouvrir le circuit. Analyse Réviser vos données et répondre aux questions dans le rapport de laboratoire. Exercice supplémentaire Répéter l’expérience avec les résistances inclus dans la trousse CASTLE au lieu des ampoules. La Physique avec l’Xplorer GLX © 2006 PASCO p. 166 Activité 23A La tension dans un circuit en série PS-2826 Rapport de laboratoire- Activité 23A: La tension dans un circuit en série Nom ________________________________ Date ___________ Prédictions 1. Qu’arrivera-t-il à la différence de potentiel totale dans un circuit en série lorsque d’autres ampoules sont ajoutées? 2. Comment la différence de potentiel aux bornes de la source de tension se compare-t-elle à la tension traversant toutes les ampoules dans un circuit en série? Données 1. Comment était la luminosité des deux premières ampoules en série comparativement à la première ampoule? 2. Comment était la luminosité des trois ampoules en série comparativement à la première ampoule? 3. Qu’arrive-t-il au circuit à trois ampoules connectées en série lorsque l’ampoule de la douille du milieu est enlevée? Tableau des données Une ampoule Tension traversant l’ampoule: Tension traversant la source de tension: Deux ampoules en série Tension traversant l’ampoule 1: Tension traversant l’ampoule 2: Somme des tensions traversant les ampoules: La Physique avec l’Xplorer GLX © 2006 PASCO p. 167 Activité 23A La tension dans un circuit en série PS-2826 Trois ampoules en série Tension traversant l’ampoule 1: Tension traversant l’ampoule 2: Tension traversant l’ampoule 3: Somme des tensions traversant les ampoules: Questions 1. Comparer la tension traversant les deux piles D à la tension traversant la première ampoule. 2. Comment est-ce que la tension traversant les deux ampoules en série se compare-t-elle à la tension traversant les deux piles D? Comment la somme des tensions traversant deux ampoules se compare-t-elle à la tension traversant les deux piles D? 3. Qu’avez-vous remarqué de la tension traversant chaque ampoule et la somme des tensions traversant les trois ampoules? 4. Développer une hypothèse concernant la tension d’un circuit en série. 5. Qu’est-il arrivé aux trois ampoules lorsque l’ampoule du milieu fut retirée de la douille? Pourquoi? 6. Si toutes les lumières d’une maison sont connectées ensemble en série et allumées, qu’arrivera-t-il si une d’entre elles est éteinte (ou si elle grille)? La Physique avec l’Xplorer GLX © 2006 PASCO p. 168 Activité 23A La Physique avec l’Xplorer GLX La tension dans un circuit en série © 2006 PASCO PS-2826 p. 169