conducteurs ohmiques dans un circuit

CONDUCTEURS OHMIQUES DANS UN CIRCUIT
I – A QUOI SERT UN CONDUCTEUR OHMIQUE ?
Vous aller réaliser des expériences et des simulations pour répondre à cette question..
Activité 1
Mesurer l’intensité du courant qui traverse la diode
I=
Quel est le rôle du résistor dans ce montage?
simulation
La place de la résistance a-t-elle une importance ?
Justifier votre réponse
Conclusion (plus générale) : un résistor peut servir à …
Activité 2
Comment mesurer l’intensité du courant qui traverse le moteur
avec le seul voltmètre ?
Justifier votre raisonnement
I=
Vérifier avec un ampèremètre : I =
Justifier l’écart négligeable entre les 2 valeurs de I
simulation
Conclusion : un résistor peut servir à …
Activité 3
On dispose d’une source de tension fixée à 20 V
Comment peut-on obtenir une tension de 12 V au voltmètre ?
Quelle relation permet de calculer la tension désirée (dans ce cas
simulation particulier)?
Conclusion : un résistor peut servir à …
Un cas plus général
Ue est la tension d’entrée du montage
Us est la tension de sortie du montage
Chercher la relation qui permet de calculer Us en fonction de Ue :
Expression à retenir :
Ce type de montage est appelé DIVISEUR DE TENSION. Justifier cette appellation.
Un petit souci
Reprendre le montage de l’activité 1
Que constatez-vous ?
simulation
Conclusion : L’expression précédente n’est applicable que dans un cas bien particulier. Préciser les conditions
d’application de cette expression.
II – POINT DE FONCTIONNEMENT
1- Tracé de la caractéristique d’un générateur U = f(I)
Réaliser un compte rendu sous Word
Rhéostat 33
MONTAGE :
A
P
V
N
Résistance de protection
Rp = 10 
Boîtier
On utilise le montage ci-dessus. Le voltmètre et l’ampèremètre sont les appareils adaptés à l’interface EXAO.
Cette interface sera pilotée par le logiciel GENERIS.
Remarque : La pile est dans un boîtier métallique. Une fois les mesures effectuées, la débrancher afin de ne pas la
faire débiter inutilement.
PARAMETRAGE ET TRACE DE LA CARACTERISTIQUE U = F(I) :
Lancer le logiciel GENERIS. Menu ACQUISITION
 Paramétrage :
Cliquer (Sélectionner) l’icône Voltmètre et la faire glisser sur l’axe des ordonnées
Cliquer (Sélectionner) l’icône Ampèremètre et la faire glisser sur l’axe des abscisses
Sélectionner l’ampèremètre :
Onglet Calibre : Calibre : 250 mA
Onglet Grandeur : Grandeur : i
Unité : A
Réglage du zéro :
Enlever les fils connectés au
module ampèremètre et les relier par un fil puis valider la valeur 0 dans le logiciel (Appliquer, Valider).
Refaire le montage initial.
Onglet validation : Manuelle
Sélectionner le voltmètre :
Onglet Calibre : Calibre : -2,5/2,5 V
Fonction : Instantanée
Onglet Grandeur : Grandeur : UPN Unité : V Réglage du zéro : Enlever les fils connectés au module voltmètre et
les relier par un fil puis valider la valeur 0 dans le logiciel (Appliquer, Valider).
Refaire le montage initial.
 Lancement :
Lancer l’acquisition en cliquant sur l’icône:
Lancer
Une fenêtre apparaît, indiquant les valeurs de la tension et de l’intensité et un point apparaît sur le graphe :OK
suivant, augmenter la tension, arrêter : un nouveau point s’inscrit : OK suivant…
Faire varier les valeurs de U de 0 à 9 V.
Pour mettre fin à l’acquisition, cliquer sur l’icône représentant un bouton rouge.
 Courbe :
Cliquer sur échelle automatique :
A l’aide de Outils : droite . Cliquer sur l’origine de la droite, maintenir cliquer, tracer la droite représentant les
variations de U en fonction de I et noter son équation (bandeau gris inférieur).
Modifier, si nécessaire, la présentation de la courbe si nécessaire (couleur, fond).
Noter l’équation de la droite :
u =
Sachant que l’équation de la caractéristique intensité-tension d'un générateur a pour forme U = E – rI où E est la
force électromotrice (fern) de la pile et r sa résistance interne, donner les valeurs de E et de r pour la pile étudiée.
E=
r=
2- Tracé de la caractéristique d’un coducteur ohmique U = f(I)
Créer sur le même graphe la courbe U = RI, avec R = 680 Ω.
Pour cela, ne pas faire nouvelle expérience.
Régler vos paramètre puis après avoir lancer l’acquisition, sélectionner « ajouter à l’expérience précédente ».
3- Point de fonctionnement
1) Repérer les coordonnées du point de concours des deux droites.
2) Copier les courbes dans votre compte-rendu :
Menu EDITION/ Copier
Basculer dans la fenêtre WORD
Menu EDITION / Collage spécial/ Image (métafichier amélioré)
Copier les équations des droites dans le compte-rendu.
3) Vérification théorique :
Le circuit est le suivant :
pile
R = 680
Deux équations sont à notre disposition : : UAB = E – rI et UAB = RI.
Pour trouver le point de concours des deux droites, nous pouvons écrire : E – rI = RI.
Montrer que I = E/(r + R)
E et r étant imposé pour une pile donnée nous obtenons la valeur de l’intensité qui parcourt ce circuit : I =
Conclusion :
EXERCICES :
Exercice 1 : Exercice expérimental
Mesurer
les résistances R1 et R2
puis
Calculer la valeur de U
montage réel
Valeurs nominales :
R1 =
R1 = 4,7 k ; R2 = 10 k
Ucalculée =
R1 =
R1 = 1 k ; R2 = 10 k
Ucalculée =
;
R2 =
;
R2 =
Vérifier expérimentalement
Umesurée =
Umesurée =
Exercice 2 :
I
A
On a réalisé le diviseur de tension ci-dessous :
Ue = 6V
R1 = 330 
et
R2 = 3300
R1
1) Exprimer l'intensité I du courant en fonction de Ue, R1 et R2.
3) Donner l'expression de la tension de sortie Us en fonction de Ue, R1 et R2.
4) Calculer Us.
C
Ue
Exercice 3 :
sans l’aide du simulateur
Calculer l’intensité du courant
R2
Us
B
Calculer la résistance R du résistor
Exercice 4 :
1) On fait débiter une pile 4,5 V du commerce dans une résistance variable. On mesure la tension U PN aux bornes de la pile et
l'intensité I dans le circuit. Les résultats sont consignés dans le tableau suivant.
I(A)
0
0,010
0,61
0,103
0,191
0,243
0,330
UPN (V)
6,00
5,95
5,695
5,485
5,045
4,785
4,35
a) Recopier ce tableau dans Excel.
b) Représenter sur un graphique Excel UPN en fonction de I. Indiquer l’équation de la droite qui modélise au mieux ces
résultats expérimentaux.
b) Déterminer la fem E de la pile et sa résistance interne r.
2) On étudie la caractéristique d’un conducteur ohmique. Les résultats sont consignés dans le tableau suivant.
I(A)
0
0,010
0,61
0,103
0,191
0,243
0,330
UPN (V)
0
0,200
1,22
2,06
3,82
4,86
6,60
a) Recopier ce tableau dans Excel.
b) Représenter sur le même graphe que précédemment UPN en fonction de I.
Pour cela : clic droit de la souris sur la zone graphique.
Sélectionner « données source » puis « série »
Dans série faire Ajouter :Série 2
nom : cond ohmique
Valeur X : sélectionner les valeurs de I pour le conducteur ohmique.
Valeur Y : sélectionner les valeurs de I pour le conducteur ohmique.
c) Indiquer l’équation de la droite qui modélise au mieux ces résultats expérimentaux. Que vaut R ?
3) Repérer les coordonnées du point de fonctionnement du circuit « pile précédente en série avec le conducteur ohmique
précédent ».
4) Vérifier ces coordonnées par le calcul en vous servant de la formule déduite en fin du TP.