TP n°1 : Mesures de tensions et d`intensités

TP n°1 : Mesures de tensions et d’intensités
Objectifs :
- mesurer des tensions et des intensités.
- Flécher puis nommer des tensions
- Etudier la loi d’additivité des tensions
I. Montage expérimental
On souhaite réaliser le circuit électrique ci-contre.
 Tous les composants électriques sont des
dipôles. Que cela signifie-t-il ?
 Donner le nom de tous les dipôles à utiliser.
On donne un nom à chaque sommet de l’hexagone du
schéma électrique. On choisit de prendre les lettres A,
B, C, D, E et F.
 Compléter le schéma en plaçant de façon aléatoire
ces lettres sur chaque sommet de l’hexagone.
 Réaliser le circuit électrique sur la plaque de
connexion.
II. La tension électrique
1) La loi d’additivité des tensions
Une tension se mesure entre deux points d’un circuit électrique, par exemple entre les points A et B du
circuit précédent :
 Mesurer la tension aux bornes d’un fil quelconque du circuit. Exprimer votre résultat par une phrase.
 Si le point A du circuit est branché sur la borne (V) du voltmètre et le point B sur (com) on mesure une
tension que l'on note UAB.
 Inversement, si A est sur (com) et B sur (V), on mesure UBA.
 A l’aide d’un multimètre, mesurer les tensions du tableau suivante :
Tension
UAB
UBA
UBC
UAC
UFA
UCE
UFB
Mesure (V)
 Pour mesurer ces tensions, avez-vous modifié votre montage ?
 Comparer UAB et UBA. Exprimer cette propriété par une phrase.
 Calculer UAB + UBC ; UFA+UAB. Avec quelles autres tensions peut-on comparer ces sommes ?
 Grâce à la relation trouvée précédemment et à l’aide des résultats du tableau, calculer UBE et UAE.
 Vérifier vos résultats par une mesure
 Conclure en généralisant la loi trouvée ci-dessous pour 3 points quelconques M, N et P d’un circuit.
Cette loi s’appelle la loi d’additivité des tensions.
2) Fléchage d’une tension
Sur un circuit électrique une tension se représente par une flèche. Ainsi la
tension UAB va correspondre à une flèche qui part de B et qui va pointer
vers A puis on indique à coté de cette flèche le nom de cette tension.
 Sur le schéma du haut de cette page, flécher les tensions mesurées précédemment.
+
M
R=22
6 V
0,1 A
12 V
A
B
UAB

III. Le courant électrique
1) L’intensité du courant
 Quel est le dipôle du montage qui impose le sens du courant
 Indiquer par une flèche sur les fils du circuit le sens de ce courant.
Ce courant est caractérisé par son intensité qui se note I et que l’on note à coté des flèches précédentes. Sa
mesure est effectuée à l’aide d’un multimètre utilisé en ampèremètre. Le courant dont on mesure l’intensité
doit entrer par la borne 10A (ou mA si sa mesure est inférieure à 200 mA) et doit ressortir par la borne com.
 Pour mesurer l’intensité d’un courant, devez-vous modifier votre montage ? Si oui, comment ?
 Eteindre le générateur, placer le multimètre puis rallumer le générateur afin de mesurer l’intensité du
courant sur le calibre 10 A
 Noter la valeur du courant exprimée en ampère. Convertir cette valeur en mA.
 Quels sont les autres calibres que l’on peut utiliser pour mesurer cette intensité ? Expliquer.
 Réaliser la mesure. Comparer les deux valeurs obtenues sur les 2 calibres différents. Quelle est la
mesure la plus satisfaisante ?
2) Comment prévoir les tensions positives d’un circuit à partir du sens du courant ?
 Mesurer une tension positive aux bornes de la lampe.
 Nommer puis flécher cette tension.
 Comparer le sens de cette flèche tension et le sens du courant qui traverse cette lampe.
 Refaire la même étude pour le moteur.
Cette étude se vérifie pour tous les récepteurs : il s’agit de la convention récepteur.
IV. Conclusion : ce qu’il faut retenir de ce TP.
Compléter le tableau ci-dessous :
Connaissances expérimentales
Connaissances théoriques
Branchement du voltmètre :
Pour mesurer UAB, il faut brancher la borne …. sur
….. et borne .… sur ….. .
Branchement de l’ampèremètre :
Le courant entre par ……. et sort par….. .
La tension au bornes d’un fil est …..
Utilisation des calibres (résumer comment on
choisit le calibre pour faire une mesure)
Fléchage d’une tension
Convention récepteur
Loi d’additivité

Exercices d’applications
A. On étudie le montage ci-contre. On donne UCD =-3 V et UDA=9 V.
1) Flécher puis nommer toutes les tensions positives aux bornes de
tous les récepteurs.
2) La tension aux bornes du moteur est égale à 4,4 V. Exprimer puis
calculer en utilisant la loi d’additivité la tension aux bornes de la
diode.
B. Le montage ci-contre est constitué de dipôles récepteurs ou générateurs représentés par un rectangle.
On donne UBC=3 V et UCD=-6 V.
1) Flécher ces tensions.
2) Compléter le schéma avec l’appareil nécessaire pour
mesurer la tension UBC (indiquez les branchements).
3) Calculer UBA, UAC et UDA
4) Le dipôle D4 est une lampe, peut-elle fonctionner ?
C. On considère le montage schématisé ci-contre.
1) Etude du courant.
a) Flécher le courant dans le circuit.
b) Compléter le schéma avec l’appareil permettant de mesurer
l’intensité du courant (indiquez les branchements).
2) L’interrupteur K est fermé. UDA=6V et UDC=3,5 V
a) Flécher ces tensions.
b) Quelle est la valeur de la tension aux bornes de l’interrupteur
fermé ?
c) En déduire la valeur de la tension UBA.
3) On ouvre K. Le générateur maintient toujours UDA=6 V à ses bornes.
a) Donner les valeurs des tensions aux bornes de chaque lampe
b) En déduire la tension UBC aux bornes de l’interrupteur.
c) Compléter le schéma avec l’appareil nécessaire pour mesurer cette tension (indiquez les branchements).
A
B
D
C
K
A
B
D
C
M
+
D0
D1
D4
D2
D3
A
B
C
D
+

Corrections des exercices d’applications
A..
B.
C.
A
B
D
C
M
+
I
UCB
UBA
UDC
D0
D1
D4
D2
D3
A
B
C
D
UBC
UCD
V
v
com
A
B
D
C
K
+
I
A
A
com
UDA
UDC
V
V
com
1) On utilise la convention récepteur : le sens de la flèche tension
positive et celui du courant sont de sens contraire.
2) UCB=4,4 V ; UCD=-3V et UDA=9V
Tension aux bornes de la diode : UBA
La loi d’additivité : UBA=UBC+UCD+UDA avec UBC=-UCB=-4,4 V
D’où : UBA=-4,4-3+9=1,6 V
3)
 UBA=0V car c’est un fil et la tension aux bornes
d’un fil est nulle.
 UAC=UAB+UBC d’après la loi d’additivité
avec UAB=-UBA=0V donc UAC=UBC=3 V
 UDA=UDC+UCA=-UCD-UAC=6-3=3V
4) La tension aux bornes de la lampe est UAB qui est
une tension nulle donc la lampe ne peut éclairer.
2) L’interrupteur K est fermé.
b) L’interrupteur fermé se comporte comme un fil : UCB= 0V.
c) UBA=UBC+UCD+UDA=-UCB-UDC+UDA=0-3,5+6=2,5 V
3) On ouvre K.
a) L’interrupteur est ouvert, il n’y a pas de courant dans le
circuit. La tension aux bornes des 2 lampes est donc nulle
UBA=UDC=0 V
b) Loi d’additivité : UBC=UBA+UAD+UDC=0-6+0=-6V.