Physique - enseignement Catholique

HPT
HGT
FSC
Physique
UAA5
UAA1
AUTEURS : Jean-Baptiste Schuermans et Philippe Godts
17 septembre 2015
Fiche technique 3
Utilisation d’un multimètre
Description générale
La mesure des grandeurs électriques peut se faire soit avec des appareils dédiés, qui ne permettent
de réaliser qu’un seul type de mesures (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre), soit à l’aide d’un
multimètre, qui permet de réaliser des types de mesure différents. L’appareil est analogique quand on
lit la déviation d’une aiguille sur une échelle graduée et il est digital ou numérique quand un nombre
s’affiche sur son écran. Les multimètres digitaux sont actuellement les instruments les plus répandus
sur le marché.
Remarque relative à la sécurité
Les montages en basse tension utilisés ne présentant pas de danger notable pour la santé, les
mesures de précaution à prendre visent à protéger le matériel expérimental contre les court-circuits et
les surintensités1. En classe, on s’en tiendra à la règle suivante : avant d’insérer un appareil de
mesure dans un circuit, les élèves débranchent le générateur; après vérification par l’enseignant(e), ils
mettent le circuit sous tension et réalisent la mesure.
Aspect général d’un multimètre
Les multimètres sont dotés d’un sélectionneur permettant de sélectionner le type de courant (alternatif
ou continu), le type de mesure désiré (tension ou courant), et le calibre (la plage de mesure). Ils
disposent de deux à quatre broches pour le raccordement au circuit.
Notons que les multimètres sont généralement fournis avec deux cordons à pointes de contact qui ne
seront pas utiles dans ce cadre-ci. Nous raccorderons systématiquement les multimètres à l’aide de
deux cordons conducteurs à fiches de 4 mm (qui doivent être achetés séparément), et éventuellement
deux pinces crocodiles suivant le type de circuit.
Par exemple, le multimètre ELIX LX-830B (figure 1) peut jouer le rôle de voltmètre, d’ampèremètre et
d’ohmmètre. Il permet en outre de tester les transistors et les diodes. Par la suite, nous ne nous
intéresserons qu’aux fonctions voltmètre, ampèremètre et ohmmètre en courant continu.
Pour choisir la fonction du multimètre :



Amener le sélectionneur sur la fonction désirée.
Connecter un cordon conducteur à la borne «COM» (pour faciliter les repérages on emploie
souvent un fil noir).
Connecter un deuxième cordon à la borne correspondant à la grandeur qu'on veut mesurer
(on emploie souvent un fil rouge).
1
Le danger pour la santé devient notable à partir de 60 V en courant continu ou 30 V en alternatif. Il serait opportun de réfléchir
avec les élèves aux précautions à prendre lors des mesures effectuées sur une installation domestique.
PHY FT3 150919
1
Calibres
pour
les
tensions alternatives.
Calibres pour les tensions
continues.
Calibres
pour
les
courants continus.
Sélectionneur : Permet de
sélectionner les fonctions et les
plages désirées ainsi que pour
mettre le multimètre sous
tension ou hors tension.
Jack «10 A»: Borne
positive pour la mesure
des courants de moins
de 10 A.
Calibres pour les
résistances.
Jack «V, Ω, mA» : Borne
positive pour la mesure des
tensions, des résistances et des
courants de moins de 200 mA.
Jack «COM»: Borne
négative, commune à
toutes les utilisations.
Figure 1 : le multimètre ELIX LX-830B.
Utilisation du multimètre en mode ampèremètre
Pour la mesure des courants, les multimètres possèdent généralement deux broches : une broche
non sécurisée par un fusible interne permet des mesures jusque 5 à 10 ampères, tandis qu’une autre
– parfois la même que pour la tension – est sécurisée par un fusible interne, et n’admet donc qu’un
courant limité. Lors d’une première mesure, on commence généralement par utiliser la broche non
sécurisée (le sélectionneur étant placé dans la position ad hoc), avant d’éventuellement passer à des
mesures plus précises en utilisant la broche sécurisée, si le courant mesuré le permet.
Pour mesurer le courant (ou l’intensité du courant électrique) dans une branche d’un circuit, on place
l’appareil de mesure en série dans cette branche. Il est donc nécessaire d’ouvrir le circuit afin d’y
insérer l’ampèremètre (figure 2). L’appareil peut être indifféremment placé « avant » ou « après » le
composant.
Démarche à suivre :


Sélectionner l’échelle de mesure correspondant au courant attendu. Il est aussi de bonne
pratique de commencer avec le calibre le plus grand (par ex. 10 A max) ; après une première
mesure, on sélectionne le calibre immédiatement supérieur à la première valeur obtenue.
L’ampèremètre possède une très faible résistance interne et se comporte comme un excellent
conducteur. Pour éviter de créer un court-circuit, il faut s’assurer que la branche du circuit où
l’on insère l’ampèremètre comporte au moins un récepteur capable de limiter suffisamment
l’intensité du courant.
PHY FT3 150919
2

Avec les appareils digitaux, il n’est pas nécessaire de respecter la polarité. Toutefois, pour
obtenir des valeurs positives, raccorder la borne négative de l’appareil à la branche du circuit
située du côté de la borne négative du générateur, et la borne positive à la branche située du
côté de la borne positive du générateur (figure 3).
Notons que la résistance interne des ampèremètres ne peut généralement pas être négligée. Les
multimètres diminueront toujours le courant quand ils sont branchés comme ampèremètre, et ce
d’autant plus sensiblement qu’ils sont bons marchés.
Figures 2 et 3 : Pour mesurer le courant
dans une branche du circuit, on y branche
l’ampèremètre en série.
Utilisation du multimètre en mode voltmètre
Pour mesurer la tension électrique entre deux points d’une branche d’un circuit, on place l’appareil en
parallèle sur cette branche. Il ne faut donc pas ouvrir le circuit (figures 4 et 5).
Démarche à suivre :



Sélectionner l’échelle de mesure correspondant à la tension attendue. Il est aussi de bonne
pratique de commencer avec le calibre le plus grand (par ex. 10 V max), puis de descendre
progressivement dans les calibres (1 V, 100 mV, …).
Avec les appareils digitaux, il n’est pas nécessaire de respecter la polarité. Toutefois, pour
obtenir des valeurs positives, raccorder la borne négative de l’appareil à la branche du circuit
située du côté de la borne négative du générateur, et la borne positive à la branche située du
côté de la borne positive du générateur (figure 5).
Le voltmètre possédant une très grande résistance interne, il est parcouru par un courant très
faible, et il n’y a aucun risque de créer un court-circuit. Placer par erreur un voltmètre en série
dans un circuit simple reviendrait simplement à mesurer la tension aux bornes du circuit
ouvert.
Figures 4 et 5: Le voltmètre est branché en
dérivation entre les deux points où on veut
mesurer la tension ; il mesure ici la tension
UAB entre les bornes de la lampe.
PHY FT3 150919
3
Utilisation du multimètre en mode ohmmètre
Il est possible de déterminer la résistance électrique d’un
récepteur en fonctionnement en réalisant la mesure du
courant qui le traverse et de la tension à ses bornes, puis en
calculant R = U/I. L’utilisation d’un ohmmètre nécessite quant
à elle d’extraire le composant du circuit (figure 5).
Précautions à prendre :


Ne pas brancher l’ohmmètre aux bornes d’un
composant sous tension.
Si l’on désire mesurer la résistance d’un élément
inséré dans un circuit, mettre le circuit hors tension et
décharger tous les condensateurs avant d’effectuer la
mesure.
Figure 5 : mesure de la résistance d’un composant
résistif extrait du circuit électrique.
Maintenance du multimètre
Deux types de pannes pourront être aisément réparés :


Les multimètres digitaux fonctionnent à l’aide
d’une batterie se situant à l’intérieur du boîtier.
Elle doit être périodiquement remplacée.
Normalement, un indicateur signale la fin de vie
de la batterie, mais les multimètres bon-marchés
affichent parfois des valeurs fantaisistes avant
que cet indicateur ne se manifeste.
Le fusible qui protège la broche sécurisée en
mode ampèremètre doit être remplacé en cas de
défaillance (l’ampèremètre ne laisse plus passer
aucun courant par la borne protégée).
Il faut donc veiller à se munir d’une réserve de batteries et
de fusibles correspondant aux indications fournies avec le
multimètre. Les fusibles se vendent par boîte de 10
pièces par de nombreuses firmes spécialisées en matériel
d’électronique.2
Fusible
Pour remplacer la batterie ou le fusible, ouvrir le couvercle
arrière du multimètre.
Batterie
Figure 6 : intérieur d’un multimètre
2
Une liste de fournisseurs est disponible sur demande.
PHY FT3 150919
4