TP 2 - La physique appliquée en STI

Première GE Physique Appliquée TP n° 2
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Méthode voltampèremètrique, erreur liée au choix du montage.
1 - Montage amont, montage aval :
La méthode voltampèremètrique est utilisée pour mesurer la résistance d’un dipôle. Elle
consiste à mesurer l’intensité du courant qui parcourt un dipôle et la tension à ses bornes. On
en déduit alors la valeur de la résistance en appliquant la loi d’Ohm.
L’ampèremètre étant branché en série sur le circuit il existe deux façons de placer le
voltmètre : soit avant l’ampèremètre, soit après l’ampèremètre.
Montage amont ( ou longue dérivation ) :
On appelle montage amont le montage
pour lequel le voltmètre est placé avant
l’ampèremètre ( en amont ).
Montage aval ( ou courte dérivation ) :
On appelle montage aval le montage pour
lequel le voltmètre est placé après
l’ampèremètre ( en aval ).
2 - Mesure d’une grande résistance :
2 - 1 - Montage amont :
a ) Faire un schéma du montage permettant de mesurer la résistance R étalon de 1 M ( boite à décades
) à l’aide d’un montage amont en précisant la position des bornes A et COM pour l’ampèremètre et V et
COM pour le voltmètre.
b ) Réaliser le montage amont avec la résistance R étalonnée de 1 M ( boite à décades ) en utilisant en
voltmètre l’appareil analogique et en ampèremètre l’appareil numérique ( On utilisera le Métrix car il
possède un calibre 5 mA ).
c ) Après avoir fait vérifier votre montage régler E à 20 Volts et mesurer les valeurs de U et de I.
d ) En appliquant la loi d’ohm R = U/I en déduire la valeur de R.
e ) Ce résultat vous semble il satisfaisant ?
f ) Conclusion : Le montage amont vous semble il bien adapté à la mesure d’une grande résistance ?
2 - 2 - Montage aval :
a ) Faire un schéma du montage permettant de mesurer la résistance étalon de 1 M à l’aide d’un
montage aval en précisant la position des bornes A et COM pour l’ampèremètre et V et COM pour le
voltmètre.
b ) Réaliser le montage aval avec la résistance étalonnée de 1 M. Utiliser en voltmètre l’appareil
analogique et en ampèremètre l’appareil numérique. ( On utilisera le Métrix car il possède un calibre 5
mA ).
c ) Après avoir fait vérifier votre montage régler E à 20 Volts et mesurer les valeurs de U et de I.
Relever les valeurs des calibres utilisés.
d ) En appliquant la loi d’ohm en déduire la valeur de R.
e ) Ce résultat vous semble il satisfaisant ? Les écarts constatés peuvent ils être attribués à la précision
des appareils ?
f ) Conclusion : Le montage aval vous semble-t-il bien adapté à la mesure d’une grande résistance ?

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3 - Mesure d’une petite résistance :
3 - 1 - Montage amont :
a ) Faire un schéma du montage permettant de mesurer la résistance d’une résistance de 10  - 2W à
l’aide d’un montage amont en précisant la position des bornes A et COM pour l’ampèremètre et V et
COM pour le voltmètre.
b ) Réaliser le montage amont avec la résistance de 10 . Utiliser en voltmètre l’appareil numérique et
en ampèremètre l’appareil analogique.
c ) Après avoir fait vérifier votre montage régler E à 0,5 Volts et mesurer les valeurs de U et de I.
Relever les valeurs des calibres utilisés.
d ) En appliquant la loi d’ohm en déduire la valeur de R.
e ) Ce résultat vous semble il satisfaisant ? Les écarts constatés peuvent être attribués à la précision des
appareils ?
f ) Conclusion : Le montage amont vous semble-t-il bien adapté à la mesure d’une petite résistance ?
3 - 2 - Montage aval :
a ) Faire un schéma du montage permettant de mesurer la résistance de 10  à l’aide d’un montage aval
en précisant la position des bornes A et COM pour l’ampèremètre et V et COM pour le voltmètre.
b ) Réaliser le montage aval avec la résistance de 10 . Utiliser en voltmètre l’appareil numérique et en
ampèremètre l’appareil analogique.
c ) Après avoir fait vérifier votre montage régler E à 0,5 Volts et mesurer les valeurs de U et de I.
d ) En appliquant la loi d’ohm en déduire la valeur de R.
e ) Ce résultat vous semble il satisfaisant ?
f ) Conclusion : Le montage aval vous semble-t-il bien adapté à la mesure d’une petite résistance ?
4 - Etude des cas qui posent problème :
Nous avons vu que dans les cas de la mesure d’une grande résistance par le montage aval et de la
mesure d’une petite résistance par le montage amont, les écarts entre les valeurs réelles et les valeurs
mesurées ne peuvent pas être expliqué par la précision des appareils.
4 - 1 - Mesure d’une grande résistance à l’aide du montage aval :
Le courant I mesuré n’est pas seulement le courant IR dans la
résistance, mais le courant I = IR + IV dans la résistance et dans le
voltmètre.
Pour que l’influence du courant dans le voltmètre soit négligeable, il
faut que la résistance interne du voltmètre soit très supérieure à la
valeur de la résistance à mesurer.
a ) Rappeler les mesures de U et de I que vous avez trouvé lors de la mesure d’une grande résistance par
le montage aval.
b ) Mesurer à l’ohmmètre la résistance interne RV du voltmètre que vous avez utilisé ( appareil
analogique ) dans le même calibre que celui que vous avez utilisé lors de la mesure d’une grande
résistance avec le montage aval.
c ) Calculer la valeur de l’intensité du courant IV dans le voltmètre. ( IV = U / RV )
d ) Refaire le calcul de R en retirant à la valeur de l’intensité I mesurée la valeur de l’intensité IV du
courant dans le voltmètre. ( Refaire le calcul de R = U / IR avec IR = I - IV )
e ) Qu’en concluez vous ?

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4 - 2 - Mesure d’une petite résistance à l’aide du montage amont :
La tension U mesurée n’est pas seulement la tension UR aux
bornes de la résistance, mais la tension U = UR + UA aux
bornes de la résistance et de l’ampèremètre.
Pour que l’influence de la tension aux bornes de
l’ampèremètre soit négligeable, il faut que la résistance
interne de l’ampèremètre soit très inférieure à la valeur de la
résistance à mesurer.
a ) Rappeler les valeurs de U et de I que vous avez trouvé lors de la mesure d’une petite résistance par
le montage amont.
b ) Mesurer à l’ohmmètre la résistance interne rA de l’ampèremètre que vous avez utilisé ( appareil
analogique ) dans le même calibre que celui que vous avez utilisé lors de la mesure d’une petite
résistance avec le montage amont.
c ) Calculer la valeur de la tension UA. ( UA = rA.I )
d ) Refaire le calcul de R en retirant à la valeur de la tension U mesurée la valeur de la tension UA aux
bornes de l’ampèremètre. ( Refaire le calcul de R = UR / I avec UR = U - UA )
e ) Qu’en concluez vous ?
5 - Conclusion :
La présence d’un appareil de mesure peut perturber le fonctionnement d’un montage.
Mesure de grandes résistances :
La résistance interne d’un voltmètre n’est pas infinie. Un courant circule dans le voltmètre. Pour
mesurer une grande résistance on emploie le montage amont afin de ne pas mesurer le courant de
fuite dans le voltmètre.
Mesure de petites résistances :
La résistance interne d’un ampèremètre n’est pas nulle. Une tension apparaît à ses bornes lorsqu’il est
parcouru par un courant. Pour mesurer une petite résistance il faut utiliser le montage aval afin de ne
pas mesurer la tension aux bornes de l’ampèremètre.