Introduction : Ampèremètre et voltmètre Pour mesurer l'intensité du courant électrique qui circule dans la lampe, on place l'appareil de mesure, un ampèremètre, à l'intérieur du circuit alimentant en énergie la lampe. L'ampèremètre étant polarisé, sa borne + sera reliée au pôle positif de la pile. Le voltmètre, qui mesure la tension entre les bornes de la lampe, est également polarisé, mais il doit être branché en parallèle : ses deux bornes sont reliées aux bornes de la lampe. Pour assurer uniformité et précision des mesures, les appareils sont gradués selon des normes précises définies par le Comité international des poids et mesures à partir d'expériences « étalons ». _ Dans ce TP on va étalonner un voltmètre et ampèremètre. _ L’étalonnage se fait en conséquence du fait qu’après un temps d’exploitation les indications d’un appareil sont erronées ; donc il faut apporter aux mesures des corrections. La détermination de ces corrections se fera aux indications d’un appareil dit « étalon ». Les résultats permettront d’établir la courbe des courbes des corrections en fonction de la tension mesurée. But du TP : On va comparer par l’étalonnage les indicateurs des appareils à étalonner: voltmètre et ampèremètre à celles des étalons de laboratoire. 1 Matériel utilisé: Voltmètre étalon Ampèremètre étalon Voltmètre à étalonner Ampèremètre à étalonner Source d'alimentation à courant continu Rhéostats Interrupteurs Varia Partie théorique : A / L’étalonnage d’un voltmètre à courant continu : Les voltmètres doivent mesurer la même tension, ils seront donc montés en parallèle ; comme l’indique cette figure. + 6V U Ve Vx On va effectué des mesures régulières réparties sur l’échelle de l'appareil étalonner Vx ; ainsi on déterminera l’écart absolu U de son indication par rapport à celle de l'appareil Ve : U = Ue – Ux / Ux : indication de Vx ; Ue : indication de Ve. -La correction apportée à la lecture est U, pour une lecture Ux, la valeur corrigée est Ue = Ux + U. = U Ux c’est l’écart relatif. _C’est le rhéostat en montage potentiométrique qui permet de régler de différence de potentiel à une valeur quelconque comprise entre zéro et la tension de la source. 2 B / L’étalonnage d’un ampèremètre à courant continu : Cette fois-ci les 2 appareils (ampèremètre) doivent mesurer la même intensité, car ils sont montés en série. I Ae Ax _Nous déterminons l’écart entre I par rapport à l’ampèremètre étalon Ae I = Ie – Ix / Ix : c’est la lecture ; Ie : la valeur corrigée. = I Ix c’est l’écart relatif. En pratique, il y a une source à base de tension ( U) qui alimente les - deux appareils Ae : appareil étalon et Ax : appareil à étalonner à travers un rhéostat Rh et une résistance de protection Rp , de telle façon qu’à aucun moment les appareils risque d’être dégradés. C / Courbes caractéristiques : elle sont prises pour les deux étalonnage. L’étalonnage d’un voltmètre : ° La courbe de correction : c’est l’écart algébrique, entre la valeur étalon et la valeur mesurée sur l’appareil à vérifier, en fonction de la valeur mesurée Ux. Correction = Ue –Ux = U / U=F(Ux). ° La courbe d’étalonnage : c’est la tension mesurée en fonction de la tension étalon, Ux =F(Ue). L’étalonnage d’un ampèremètre : On relèvera aussi les mêmes courbes : ° La courbe de correction : c’est l’écart algébrique, entre la valeur étalon et la valeur mesurée sur l’appareil à vérifier, en fonction de la valeur mesurée Ux. Correction = I = Ie –Ix; I =F(Ix). ° La courbe d’étalonnage : c’est la intensité mesurée en fonction de la intensité étalon, Ix =F(Ie). Manipulation : 3 La condition d’essais des appareils de mesure, c’est que l’essai doit être effectué par valeurs croissantes de la valeur zéro jusqu'au maximum puis décroissantes du maximum à zéro. A / Etalonnage d’un voltmètre : Schéma du montage : + Rh Ve Vx 6V - 0 : 6V Consignation les résultats dans le tableau suivant : Nombre de division = 60 Ue (V) U Ux ( V) = U /Ux Mesure calibre lecture mesure Ue -Ux 0.5 6 5 0.55 -0.05 -0.09 1.5 “ 15.5 1.55 -0.05 -0.032 2.5 “ 25.5 2.55 -0.05 -0.019 3.5 “ 36 3.6 -0.1 -0.027 4.5 “ 46 4.6 -0.1 -0.021 5.5 “ 55.5 5.55 -0.05 -0.009 6 “ 60.5 6.05 -0.05 -0.008 5.5 “ 55 5.5 0 0 4.5 “ 44 4.4 +0.1 0.022 3.5 “ 34 3.4 +0.1 0.029 2.5 “ 24.5 2.45 +0.05 0.02 1.5 “ 15 1.5 0 0 0.5 “ 5 0.5 0 0 Ainsi on peut déterminer les courbes de corrections, et d’étalonnage Sur une papier millimétrique. 4 B / Etalonnage d’un ampèremètre : Schéma du montage : Rp Ax U = 0 :6V Ae Consignation les résultats dans le tableau suivant : Nombre de division = 60 Ie(mA) I Ix(mA) Mesure calibre lecture Mesure Ie–Ix (mA) = I/Ix 10 120 5 10 0 0 30 „ 15.5 31 -1 -0.032 50 „ 26 52 -2 -0.038 70 „ 25.5 71 -1 -0.014 90 „ 45.5 91 -1 -0.011 110 „ 55.5 111 -1 -0.009 120 „ 60 120 0 0 110 „ 55 110 0 0 90 „ 44.5 89 +1 0.011 70 „ 34 68 +2 0.027 50 „ 24.5 49 +1 0.019 30 „ 15 30 0 0 10 „ 5 10 0 0 Ainsi on peut déterminer les courbes de corrections, et d’étalonnage Sur une papier millimétrique. 5 C/ Le calcul de la résistance de protection Rp et le rhéostat Rh: La résistance de protection Rp: Quand Rh est réglée dans la position où sa valeur est pratiquement nulle le courant dans le circuit est maximal et Im= U Rp car la résistance des deux ampèremètres est négligeable. Comme il faut pouvoir obtenir la déviation total de chacun d'eux on choisira Im = 1.1 I0 ( I0 le calibre commun ou le plus petit des deux s'ils sont différents). U _Pour un courant maximal Im : on a Rp = U = Im 1.1* I 0 Pour notre cas I0 = 120mA. Rp = 6 U = 1.1* 0.12 1.1* I 0 Rp= 45.45 Le rhéostat Rh: Rh 9U I Rh 0 9*6 0.12 Rh 450 Conclusion: L’analyse des courbes nous permet de tirer les conclusions suivantes: La courbe de correction est moins rapide d’utilisation que la courbe d’étalonnage. Cependant elle nous permet de déterminer la classe réelle de l’appareil étalonné par rapport aux indications de l’appareil étalon. 6
