Le conducteur ohmique : loi d`Ohm et ses applications

Conducteur ohmique : la loi d’Ohm et ses applications
1. La caractéristique intensité-tension d’un conducteur ohmique.
Définition.
A
Considérons un dipôle AB. A chaque valeur I de l'intensité du courant qui le
traverse correspond une valeur UAB de la tension à ses bornes.
La caractéristique intensité-tension du dipôle AB désigne l'ensemble des
couples de valeurs (I, UAB), encore appelés états ou points de fonctionnement,
du dipôle.
I
UAB
D
B
Tracé manuel à l'aide du voltmètre et de l'ampèremètre.
Réaliser le circuit électrique schématisé cicontre, le potentiomètre du générateur étant
réglé au zéro et le générateur éteint.
Rp est une résistance de protection : Rp = 47 ,
dans un premier temps. R est une résistance
inconnue, valeur à déterminer.
Faire vérifier avant la mise sous tension.
A
Rp
G:0à
UAB
+
R
12 V
V
I
A
B
Pour différentes valeurs de UAB, mesurer l’intensité I du courant électrique. Compléter le tableau de
valeurs ci-dessous.
I (10-2 A)
UAB (V)
Effectuer avec soin la représentation graphique UAB = f(I). On s’aidera de la procédure 2 du projet
« Qualité scientifique » jointe.
Préciser ci-dessous la grandeur portée sur chaque axe et l’échelle de représentation choisie..
Axe des abscisses : ____________________________________________________________________
Axe des ordonnées : ___________________________________________________________________
Commenter le graphe obtenu et énoncer dans l’encadrer la loi d’Ohm pour un conducteur ohmique.
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________.
Préciser les unités : __________________________________
UAB =
1 k = __________ 
1 M = ___________ 
A l’aide de la représentation graphique, déterminer la résistance du conducteur ohmique mis à
votre disposition.
1
Tracer sur le même graphique la caractéristique intensité-tension de la résistance de protection
sachant que Rp = 47 . Attention, il s’agit d’un simple tracé théorique, aucune mesure n’est à
faire.
L’informatique, c’est fantastique.
Entrer les valeurs expérimentales dans le tableur Regressi (FichierNouveauClavier). Dans
les options utiliser le mode « Points » « Gras ». « Modéliser » en « Modèle prédéfini »sous la
forme d’une « Droite » passant par l’origine… et hop !! le tableur trace la droite et calcule le
coefficient directeur.
Noter la valeur de R calculée. Comparer à la valeur obtenue lors du tracé manuel.
2. Un conducteur ohmique pour limiter l’intensité du courant dans un circuit.
2.1. Résistance de protection.
A
Il s’agit ici d’une simulation à l’aide de Crocodile Clips.
Réaliser le montage schématisé ci-contre avec une source
de tension de 12 V. Observation.
Réparer le montage en utilisant la tension maximale
admissible par la lampe.
B
Par un simple positionnement du curseur de la souris sur le circuit, mesurer l’intensité du
courant, la tension UAB (différence de potentiel VA – VB) et la puissance consommée par la
lampe (vérifier par le calcul).
UAB = ________
I = ____________
On veut pouvoir utiliser la source de tension de 12 V pour
alimenter la lampe sous sa tension nominale.
Après avoir fléché les tensions du circuit ci-contre,
compléter le tableau ci-dessous.
UCB (V)
UAB (V)
UCA (V)
I (A)
P = __________
A
C
R ()
B
Vérifier les calculs effectués à l’aide de Crocodile Clips.
2.2. Le rhéostat pour régler l’intensité du courant.
Réaliser le montage schématisé ci-contre. Régler à 6 V
environ la tension délivrée par le générateur.
Quel est le rôle du rhéostat dans le circuit électrique ?
Expliquer son fonctionnement.
Après avoir extrait le rhéostat du circuit, mesurer sa
résistance à l’aide du multimètre utilisé en ohmmètre.
Entre quelles valeurs varie-t-elle ?
Lampe
6 V ; 0,1 A
Rhéostat 47 
6V
+
 On ne doit jamais relier un ohmmètre à un composant électrique sous tension. Avant de
mesurer une résistance à l’ohmmètre, ôter le dipôle concerné du circuit. Lorsque la mesure
est finie, remettre immédiatement le multimètre sur la fonction voltmètre.
2
3. Un conducteur ohmique pour réduire une tension électrique.
3.1. Pont diviseur de tension.
D
R1 : 10 k, R2 = 4,7 k.
R1
+
a. Flécher sur le schéma les tensions UDB et UCB.
G
C
15 V
b. Vérifier, à l’aide de Crocodile Clips, la relation théorique :
R2
UC B 
R2
U
R1  R2 DB
B
c. Cette relation sera démontrée en cours.
3.2. Potentiomètre.
D
a. A l’aide de la relation théorique précédente, exprimer
UCB en fonction de r, R et UDB (schéma ci-contre).
b. Exprimer UCB :
- pour r = 0,
- pour r = R.
Conclure sur le rôle du potentiomètre.
UDB
C
R
UCB
r
B
c. Vérifier expérimentalement, en utilisant la source de
tension de 15 V et le potentiomètre 4,7 k.
D
3.3. Limiteur de tension.
Schéma 6.
UDB =
10 k
(source de tension de 15 V).
UDB
a. Calcul : entre quelles valeurs peut varier la tension UCB ?
C
4,7 k
b. Vérification expérimentale.
UCB
B
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