Bilan Electricité

BILAN ACTIVITES EXPERIMENTALES DE PHYSIQUE - ELECTRICITE

Mesures

Mesure d’une tension :
→ au voltmètre : branchement en dérivation du voltmètre aux bornes du dipôle
Exemple : pour déterminer la force électromotrice (ou f.é.m)
d’une source de tension non idéale, il faut brancher le
voltmètre aux bornes de cette source en circuit ouvert (i = 0).
→ a l’oscilloscope : branchement en dérivation aux bornes du dipôle
Mode DC : le signal est visualisé dans sa totalité (= mode « normal »)
Mode AC : seul la composante alternative du signal est visualisée (et non sa composante continue)

Mesure d’une intensité :
-
mesure directe → à l’ampèremètre placé en série dans la branche d’étude
-
mesure indirecte : au voltmètre placé en dérivation aux bornes d’une résistance (loi d’Ohm)

Mesure d’une résistance :
-
mesure directe → à l’ohmmètre placé en dérivation aux bornes du dipôle
-
mesure indirecte : au voltmètre sur un pont diviseur de tension.
Exemple 1 : mesure de la résistance interne d’un générateur de tension non idéal.
𝑅
𝑈=𝑒×
: la mesure de U permet de déterminer r si R et
𝑅+𝑟
e sont connues.
En pratique, on travaille avec une résistance R variable et on
𝑒
fait varier R de manière à ce que : 𝑈 = . Ce qui permet d’en
déduire r :
𝑅
𝑟+𝑅
1
2
2
= ⟹ 2𝑅 = 𝑟 + 𝑅 ⟹ 𝑟 = 𝑅.
Exemple 2 : mesure de l’impédance d’entrée d’un oscilloscope.
𝑈=𝑒×
𝑅𝑒
𝑅𝑒 +𝑟+𝑅
: : la mesure de U permet de déterminer Re
si R, e et r sont connues.
En pratique, on travaille avec une résistance R variable et on
𝑒
fait varier R de manière à ce que : 𝑈 = . Ce qui permet d’en
déduire Re :
𝑅𝑒
𝑅𝑒 +𝑟+𝑅
2
1
2
= ⟹ 2𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 + 𝑟 + 𝑅 ⟹ 𝑅𝑒 = 𝑟 +
𝑅.


Choix des calibres
En pratique, on commence par sélectionner le plus gros calibre, puis on le diminue jusqu’à ce que
l’affichage indique que la mesure est impossible. On choisit alors le calibre immédiatement supérieur.

Problème de masse :
La masse, dans un circuit, correspond à la référence des potentiels. Sauf si le générateur est « à masse
flottante » ou adapté avec un « transformateur d’isolement », il faut que la masse soit unique dans un
circuit.
Grandeur mesurée

Valeur efficace d’un signal périodique
𝟏
𝑻
𝑺𝒆𝒇𝒇 = √⟨𝒔𝟐 (𝒕)⟩ = ∫𝟎 𝒔𝟐 (𝒕)𝒅𝒕
𝑻
→ mesurée avec un multimètre en mode AC
Exemple d’un signal sinusoïdal : 𝒔(𝒕) = 𝑺𝒎 𝒄𝒐𝒔(𝝎𝒕 + 𝝋) ⟹ 𝑺𝒆𝒇𝒇 =

𝟏
𝑻
Amplitude
→ mesurée avec un multimètre en mode DC
Exemple d’une tension : 𝑢(𝑡) = 𝑈0 + 𝑈𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑)
L’amplitude correspond à la grandeur 𝑼𝒎

√𝟐
Valeur moyenne d’un signal périodique
⟨𝒔(𝒕)⟩ = ∫𝟎 𝒔(𝒕)𝒅𝒕
𝑻

𝑺𝒎
Valeur crête à crête
→ mesurée avec un oscilloscope en mode AC.
Exemple d’une tension : 𝑢(𝑡) = 𝑈0 + 𝑈𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑)
La valeur crête à crête correspond à 𝟐𝑼𝒎
→ mesurée avec un oscilloscope en mode AC.

Montage permettant de visualiser la charge et la décharge d’un condensateur
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Montage n°1 : en utilisant une source de tension continue

Montage n°2 : en utilisant une source de tension périodique, type « créneaux »

Montage permettant de visualiser les oscillations amorties d’un circuit RLC série

Montage n°1 : en utilisant une source de tension continue

Montage n°2 : en utilisant une source de tension périodique, type « créneaux »
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Régime sinusoïdal forcé

Grandeur complexe – Grandeur mesurée
Grandeur réelle → Grandeur complexe : 𝑠(𝑡) = 𝑆𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑) ⟹ 𝑠 = 𝑆𝑚 𝑒𝑥𝑝(𝑗(𝜔𝑡 + 𝜑)) = 𝑆𝑚 𝑒𝑥𝑝(𝑗𝜔𝑡)
Grandeur mesurée : |𝑠| = 𝑆𝑚 = 𝑆𝑒𝑓𝑓 √2
𝑆𝑚 : mesurée à l’oscilloscope pour une tension (AC)
𝑆𝑒𝑓𝑓 : mesurée au multimètre (AC)

Mesure du déphasage entre deux grandeurs
𝝋 = 𝟐𝝅
𝝋𝟏⁄𝟐 > 𝟎 : s1 est en avance sur s2
∆𝒕
𝑻
𝝋𝟏⁄𝟐 < 𝟎 : s1 est en retard sur s2

Résonance en intensité d’un circuit RLC série et largeur de la bande-passante
𝑈𝑅𝑚 : mesurée à l’oscilloscope (AC)

𝑈𝑅𝑒𝑓𝑓 : mesurée au multimètre (voltmètre) (AC)
Facteur d’amplification d’un filtre
𝑮 = |𝑯| =
𝐸𝑚 , 𝑆𝑚 : mesurées à l’oscilloscope (AC)
𝑺𝒎 𝑺𝒆𝒇𝒇
=
𝑬𝒎 𝑬𝒆𝒇𝒇
𝐸𝑒𝑓𝑓 , 𝑆𝑒𝑓𝑓 : mesurée au multimètre (voltmètre) (AC)