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TP2 ELEC mesure en élec

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TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
Comment passer du schéma électrique au montage ?
Il est important de savoir représenter ou de comprendre le schéma électrique d'un montage.
Pour cela, chaque composant possède un symbole spécifique.
Expérience 1
M
Réaliser un montage à partir d'un schéma


On dispose d'un générateur de tension continue 6 V, de deux
lampesL, 6 V ; 50 mA) et L 2 (6 V ; 50 mA), de deux
conducteurs ohmiques (R i = 1 kQ et R, = 2,2 kQ),
d'interrupteurs, d'une plaquette de connexions et de fils
électriques.
Compléter les platines en bas de la page pour que les montages
correspondent aux schéma des documents 1et 2.

APPELER LE PROFESSEUR

Réaliser les montages et répondre aux questions ci-dessous sur
un compte rendu que vous rendrez en fin d’heure au professeur
lesQUESTIONS
Doc. 1 Schéma électrique comprenant un
générateur 6 V, un interrupteur et deux
lampes.
Premier montage (Doc 1)
1. Les deux lampes sont-elles identiques ?
Les deux lampes éclairent-elles de la même façon ?
Que peut-on en déduire sur l'intensité des courants qui
les traversent ?
2. Comment sont branchées les deux lampes ? Citer une
application de ce type de branchements dans une
maison.
3. Quel est le rôle de l'interrupteur ?
Deuxième montage (Doc 2)
L'observation permet-elle de comparer la valeur des intensités des
courants traversant les conducteurs ohmiques ? Proposer une solution
pour y remédier.
Montage 1
Doc. 2
Schéma électrique
comprenant un générateur 6 V, un
interrupteur et deux conducteurs
ohmiques.
Montage 2
Classe de seconde |
1
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
Comment utiliser un multimètre ?
Le multimètre permet de mesurer les intensités des courants (fonction « ampèremètre »), les tensions électriques
(fonction « voltmètre ») et les résistances des conducteurs ohmiques (fonction « ohmmètre »).
Expérience 1
Observer un multimètre
QUESTIONS

Indiquer les bornes du multimètre à utiliser pour mesurer chacune des grandeurs
suivantes
— la tension ;
— l'intensité du courant.
 Que signifient les notations AC, DC sur la face
du multimètre ?
Expérience 2
Etude préliminaire
QUESTIONS

Faire le schéma d'un montage comportant, en série, un générateur de tension
continue, un interrupteur et une lampe.
Représenter le sens conventionnel du courant et introduire dans le schéma un
ampèremètre, en précisant ses bornes, permettant de mesurer l'intensité du courant
qui traverse la lampe.
Comment doit-on brancher le voltmètre pour mesurer la tension UAB
entre les bornes A et B de la lampe ?
Le représenter en précisant ses bornes.


Mesurer une tension et une intensité





Compléter la platine ci contre
APPELER LE PROFESSEUR
Réaliser le montage
Mesurer l’intensité du courant qui traverse la lampe
Mesurer ensuite la tension aux bornes de la lampe
QUESTIONS

Si le voltmètre est connecté dans le sens inverse, nommer la tension
mesurée et vérifier expérimentalement la relation entre cette tension et
UAB.
 Comment a-t-on choisi le calibre le mieux adapté à la mesure faite par le
multimètre?
Que se passe-t-il si la valeur de la tension mesurée est supérieure au calibre ? (ne pas
le faire)
Classe de seconde |
2
2009/2010
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
Comment et pourquoi utilise-t-on un logiciel de simulation ?
Pour préparer un nouveau montage sans risque, il est préférable d'effectuer une simulation avant de
passer à la réalisation
Expérience 1
Montrer l’intérêt d'un logiciel de simulation
Pour vous familiariser avec le logiciel de simulation, réaliser les manipulations suivantes.

Démarrer le logiciel de simulation Crocodile Physics, par exemple.
Barre d’outils principale


Cliquer sur l'outil désiré, et l'amener sur la fenêtre de travail.
Cliquer à nouveau dessus pour le placer à l'endroit choisi.
Supprime l’outil sélectionné
~ DV
 Pour réaliser un circuit électrique, il faut relier les
composants entre eux par des fils électriques ; pour
cela :
— cliquer sur l'extrémité d'un premier composant
— déplacer la souris vers un second composant
un fil se matérialise ;
— lorsqu'un point apparaît, cliquer, à nouveau, sur
l'extrémité du second composant.
Si vous êtes initié au logiciel de simulation, réaliser
les manipulations suivantes.
 À l'aide du logiciel, réaliser le circuit du document 2,
page 20, et placer deux ampèremètres permettant de
mesurer les intensités des courants traversant les
conducteurs ohmiques.
QUESTIONS
Supprime l'outil sé
 Comparer les mesures obtenues à l'aide
des multimètres et celles affichées
par le logiciel. Conclure.
 Comment le logiciel de simulation
peut-il proposer des valeurs aux
appareils de mesure ?
 En utilisant le logiciel, que se passe-t-il
— si on remplace le conducteur
ohmique de résistance 1 k52 par un
autre de résistance 10 Q ?
— si on court-circuite le générateur ?
 En déduire l'intérêt d'un logiciel de
simulation par rapport à l'expérimentation
directe.
 Pour changer la valeur d'un composant, cliquer sur
la valeur indiquée juste au-dessus.
Expérimentalement, réaliser le montage correspondant à
ce circuit.
Classe de seconde |
3
2009/2010
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
Quelles sont les lois dans un circuit en série ?
Le logiciel de simulation étudié dans l'activité 3 permet d'effectuer des calculs à partir des lois
physiques et peut ainsi afficher des valeurs dans les appareils de mesure. Nous allons vérifier ces lois
dans le cas d'un circuit en série.
Expérience 1
Retrouver les lois des tensions et des intensités
dans un circuit en série
• Compléter la platine et APPELER LE PROFESSEUR
Puis réaliser le montage composé d'un générateur de tension
continue 6 V et de trois conducteurs ohmiques différents.
• En déplaçant l'ampèremètre, mesurer et noter l'intensité du
courant qui passe aux points A, B, C et D.
• En déplaçant le voltmètre, mesurer et noter les tensions UAB,
UBC, UCD, UAC, UAD, UBD, UPA et UDN.
Doc. 5 Circuit en série avec trois
conducteurs ohmiques différents.
QUESTIONS

À l'aide des mesures, énoncer la loi des intensités dans un circuit en
série.

Trouver une relation entre les tensions UAC, UAB et UBC


Quelle est la valeur de la tension aux bornes d'un fil de connexion ?
Chercher d'autres relations simples entre les différentes tensions.

Énoncer la loi des tensions dans un circuit en série.
Expérience 2
Vérifier les lois précédentes avec un logiciel
 A l'aide du logiciel de simulation utilisé précédemment (Crocodile Physics), construire
le circuit en série du document 5 composé d'un générateur de tension continue de 6 V et
de trois conducteurs ohmiques de résistances 100 ~, 220 Q et 470 Q.
 Dans la barre des menus, sélectionner « Ajouter », puis Texte » et placer les lettres A,
B, C et D.
 Placer des ampèremètres et des voltmètres pour mesurer les intensités et les tensions de l'expérience 1.

QUESTIONS



Retrouve-t-on les lois précédentes ? Expliquer les écarts entre les mesures
de l'expérience 1 et les valeurs calculées par le logiciel.
Choisir de nouvelles valeurs de résistances pour les trois
conducteurs ohmiques et noter dans un tableau les nouveaux
résultats.
Vérifier que les lois énoncées précédemment restent valables.
Classe de seconde |
4
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
Quelles sont les lois dans un circuit en dérivation ?
De la même façon que nous avons retrouvé les lois dans un circuit en série, nous allons rechercher les lois
dans un circuit en dérivation.
Expérience 1
Retrouver les lois des tensions et des intensités
dans un circuit en dérivation

Compléter la platine et APPELER LE
PROFESSEUR
Réaliser le montage schématisé sur le doc 6
Mesurer, à l'aide d'un voltmètre, les tensions aux
bornes du conducteur ohmique R et la lampe L.
Mesurer les intensités des courants I1, I2 et I3




QUESTIONS

 Identifier la branche principale et les branches
Doc. 6 schéma électrique du circuit
avec dérivation
dérivées. Comment appelle-t-on les points A et B ?



Énoncer la loi des tensions dans un circuit en
dérivation.
Trouver une relation entre les trois valeurs des
intensités mesurées.
Énoncer la loi des intensités dans un circuit en
dérivation, appelée « loi des nœuds ».
Doc. 5 Circuit en série avec trois
conducteurs ohmiques différents.
Expérience 2
Utiliser les lois des nœuds avec un logiciel de simulation

À l'aide de Crocodile Physics, construire le circuit
proposé dans le document 7, composé d'un générateur
de tension continue de 9 V, d'un fusible 1A, d'un
ampèremètre, d'un interrupteur et de six lampes
identiques.

QUESTIONS


À l'aide de la valeur donnée par l'ampèremètre,
calculer l'intensité du courant qui traverse chaque
lampe.

Calculer le nombre maximal de lampes que l'on
peut avoir en dérivation sans faire fondre le fusible.

Vérifier le résultat en complétant le circuit. Ajouter
une lampe supplémentaire. Que se passe-t-il ?
Doc. 7 L’installation électrique est protégée
par un fusible
Doc. 5 Circuit en série avec
conducteurs ohmiques différents.
Classe de seconde |
5
trois
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
Comment exprimer une tension électrique entre deux points ?
Une tension électrique entre deux points traduit une différence d'états électriques entre ces deux points.
L’état d'un point M est caractérisé par son potentiel électrique noté Vm.
Expérience 1
Comparer les états électriques de deux points d'un circuit


Compléter la platine et APPELER LE PROFESSEUR
Réaliser le montage schématisé sur le document 8 à
l'aide d'une plaque de connexion ; les différentes lettres
représentent des points de connexion.
On considère que deux points sont dans le même état électrique
lorsque la tension entre ceux-ci est nulle.

QUESTIONS


 Les points A, B et C sont-ils dans le même état
électrique ?
 Mesurer les tensions U AD,U BD et UCD, le point D
étant pris comme référence.
Les résultats confirment-ils les observations de la
question 1 ?
 Les points B et D sont-ils dans le même état
électrique ? justifier la réponse.
 Mesurer les tensions UAE , UBE et UCE, le point E
étant pris comme référence. Les résultats sont-ils
conformes aux observations précédentes ?
Doc. 8 On essaiera toujours de placer,
sur le schéma, le pôle + du générateur
en haut
Doc. 5 Circuit en série avec trois
conducteurs ohmiques différents.
Expérience 2
Trouver la relation entre tension et potentiels
Le document 9 représente une alimentation symétrique ayant
trois bornes de sortie que l'on nomme N, Met P.
La borne M est appelée la masse de l'appareil. Elle sert de
référence pour les potentiels ; par convention, VM = 0 V.
Les potentiels des bornes Pet N sont marqués sur l'appareil
VP = + 15 V ; VN = – 15 V.

QUESTIONS

 Mesurer les tensions UPM , UNM et UPN
 Exprimer ces tensions en fonction des potentiels
VP, VM et VN.
Classe de seconde |
6
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
EXERCICES SUPPLEMENTAIRES
Classe de seconde |
7
TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
Classe de seconde |
8
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