TRANSFERTS D`ENERGIE DANS UN CIRCUIT ELECTRIQUE

TRANSFERTS D’ENERGIE DANS UN CIRCUIT ELECTRIQUE
Lois des tensions et courants – Caractéristiques de dipôles - Bilan de puissance
Objectifs de la séance
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Réaliser un circuit électrique simple comportant 3 dipôles montés en série
Mesurer des tensions et des intensités continues à l’aide de multimètres pour différents dipôles
Revoir les lois électriques vues au collège
Faire un bilan de puissance
I/ Mesures de tensions
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Repérer les bornes du générateur délivrant une tension continue réglable.
Régler, à l’aide de la mollette, la tension délivrée par ce générateur à 6 V.
Mesurer plus précisément cette tension à l’aide d’un multimètre.
La tension mesurée est-elle positive ou négative ? Permuter les bornes du multimètre. Conclure.
Indiquer avec méthode comment on doit brancher les bornes (V) et (COM) d’un multimètre pour
mesurer une tension UAB d’un circuit électrique.
La tension aux bornes d’un dipôle se représente par une flèche que l’on place à coté du dipôle. Cette
flèche pointe vers la première lettre (pour UAB, c’est A, pour UBA, c’est B). Dans les exemples cidessous, flécher les tensions UAB, UNP, UBC et UED.
II/ Loi des tensions et du courant dans un circuit en série
Réaliser le montage électrique suivant constitué d’un générateur de tension continue réglable, d’un
électrolyseur et d’une résistance.
E
A
B
C
R=47 
D
 Flécher sur les fils du circuit le sens des courants électriques : on notera I1 celui qui traverse la branche
AB, I2 celui entre l’électrolyseur et la résistance et I3 celui qui traverse la branche DE.
 Mesurer les courants I1, I2 et I3 en insérant dans le circuit un multimètre. Pour mesurer un courant
continu positif, celui-ci doit entrer par la borne (A) ou (mA) puis ressortir par la borne (COM) du
multimètre.
 Conclure.
 Fixer la tension délivrée par le générateur à 6 V.
 Flécher sur le schéma les tensions UBD, UBC et UCD. Mesurer ces tensions.
 Quelle relation peut-on écrire entre ces trois tensions ? Généraliser à trois points quelconques notés L,
M et N d’un circuit électrique. Cette loi constitue ce que l’on appelle la loi d’additivité des tensions.
 Observer le sens du courant qui traverse l’électrolyseur et le sens de la flèche tension UBC.
 Observer le sens du courant qui traverse la résistance et le sens de la flèche tension UCD.
 Conclure : à quelle condition la tension UMN aux bornes d’un récepteur est-elle positive ? (Relier cette
condition au sens du courant).
 Refaire la même étude pour le générateur.
III/ Caractéristique d’un électrolyseur
L’électrolyseur est parcouru par un courant I et il est soumis à une tension
UAC. La caractéristique d’un dipôle est le graphique qui donne l’évolution
de la tension en fonction de l’intensité I qui le traverse. En faisant varier la
tension aux bornes du générateur, on fait varier l’intensité du courant I. La
mesure UAC en fonction de ce courant I permet alors de tracer la
caractéristique.
A
C
V
A
a) Compléter un tableau en faisant varier UAC entre 0 et 12 V pour
construire la caractéristique de l’électrolyseur : UAC = f(I).
b) Tracer ensuite (avec le logiciel Latis) la courbe donnant UAC en fonction de I.
Sur cette courbe, modéliser la partie linéaire par une droite pour laquelle vous déterminerez la pente et
l’ordonnée à l’origine.
Ecrire l’équation de la caractéristique sous la forme UAC = E + rI.
Indiquer enfin les valeurs de E et de r.
c) La puissance reçue par un dipôle se mesure en Watt(W). En courant continu cette puissance est égale
au produit de l’intensité qui traverse ce dipôle par la tension aux bornes de ce même dipôle : P = U . I
Dans le tableur de Latis créer une nouvelle variable P, correspondant à la puissance fournie à
l’électrolyseur P = UI.
Tracer alors P = f(I).
IV/ Caractéristique d’une pile
Le générateur étudié est une pile (4,5V) qui alimente une résistance ajustable, RC (boite AOIP), de 0 à
100  en série avec une résistance de protection de 27 .
Proposer le schéma du montage à réaliser pour mesurer l'intensité I débitée par la pile et la tension UPN
aux bornes de la pile.
Pour différentes valeurs de I (on fait varier I en changeant la valeur de la résistance), mesurer la tension
positive UPN aux bornes de la pile.
Calibres à utiliser : 20V et 200mA
a) Tracer ensuite (avec Latis) la courbe donnant UPN en fonction de I.
Modéliser la courbe par une droite pour laquelle vous déterminerez la pente et l’ordonnée à l’origine.
Ecrire l’équation de la caractéristique sous la forme UPN = E - rI.
Indiquer enfin les valeurs de E et de r.
c) Dans le tableur de Latis créer une nouvelle variable P correspondant à la puissance fournie par la pile
P = UI.
Tracer alors P = f(I).