TP2 ELEC mesure en élec

TP 2 Electricité : Les Mesures en électricité
2009/2010
Classe de seconde |
1
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 L2 (6 V ; 50 mA), de deux
conducteurs ohmiques (Ri = 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
les
Doc. 1 Schéma électrique comprenant un
générateur 6 V, un interrupteur et deux
lampes.
Doc. 2 Schéma électrique
comprenant un générateur 6 V, un
interrupteur et deux conducteurs
ohmiques.
QUESTIONS
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
Montage 2

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2
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
Expérience 2
Etude préliminaire
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
 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 ?
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.
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)

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3
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.
 Cliquer sur l'outil désiré, et l'amener sur la fenêtre de travail.
 Cliquer à nouveau dessus pour le placer à l'endroit choisi.
Barre d’outils principale
~ DV
Supprime l'outil sélectionné
1
Retour à ia barre 1
d'outils principale -
Supprime l’outil sélectionné
 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.
 Pour changer la valeur d'un composant, cliquer sur
la valeur indiquée juste au-dessus.
Expérimentalement, réaliser le montage correspondant à
ce circuit.
QUESTIONS
 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.

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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
Expérience 2
Vérifier les lois précédentes avec un logiciel
• 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
 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.
QUESTIONS
 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.
 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.

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5
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
Expérience 2
Utiliser les lois des nœuds avec un logiciel de simulation
 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
Doc. 6 schéma électrique du circuit
avec dérivation
Doc. 5 Circuit en série avec trois
conducteurs ohmiques différents.
 Identifier la branche principale et les branches
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 ».
QUESTIONS
 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.
Doc. 7 L’installation électrique est protégée
par un fusible
Doc. 5 Circuit en série avec trois
conducteurs ohmiques différents.
 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 ?
QUESTIONS