Tracé de la caractéristique intensité
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Tracé de la caractéristique intensité - tension d'un dipôle. Tracé manuel à l'aide d'un logiciel d'acquisition. Caractéristique d'un conducteur ohmique. + UAB capteur A R I capteur Rp V Interface d’acquisition Ordinateur + logiciel d’acquisition et de traitement Le système d'acquisition utilisé est "ESAO4" de chez Jeulin. Le logiciel d'acquisition et de traitement s'appelle "Généris 5+". Les différentes fonctions du logiciel sont accessibles par la barre de menus, mais on préférera utiliser les icônes de la barre d'outils quand cela est possible. En se déplaçant devant l’icône une étiquette permet d’accéder à sa fonction. 1. Acquisition. 1.1. Branchements. Réaliser le circuit électrique, 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, ne pas mettre sous tension. Lancer le logiciel d'acquisition « Généris ». Sauvegarder sous «caractéristique conducteur ohmique». Quelle est l’extension du fichier ? Par la suite, sauvegarder régulièrement. 1.2. Paramétrages. Cliquer sur l’adaptateur voltmètre et glisser sur l’axe vertical. Cliquer sur l’adaptateur ampèremètre et glisser sur l’axe horizontal. Ces actions vont nous permettre de tracer la caractéristique UAB = f(I). Capteur V : calibre 25 V ; valeurs instantanées ; limites de la grandeur 0 à 12 V ; pour le réglage du zéro, il est bien de déconnecter les liaisons du voltmètre avec le circuit et de le court-circuiter. Capteur A : calibre 250 mA ; valeurs instantanées ; limites de la grandeur 0 à 200 mA ; effectuer le réglage du zéro. Utiliser la validation manuelle afin que l’acquisition soit pilotée par l’expérimentateur. Désactiver la commande « Fermer au lancement de l’acquisition ». 1.2. Mesures. Lancer l’acquisition à l’aide de l’icône « drapeau à damiers ». Faire varier la tension du générateur. Les points de fonctionnement apparaissent sur l’écran. La commande « OK et suivante » de l’écran de contrôle permet de valider la mesure et de passer à la suivante. Effectuer ainsi une douzaine de mesures. Pour terminer l’acquisition , utiliser l’icône « feu rouge » sur l’écran de contrôle. 2. Traitement. Dans la barre d’outils, le bouton « u » permet de personnaliser le graphique. On peut cliquer et glisser sur chaque axe afin de modifier les échelles de représentation. On peut facilement visualiser le tableau de valeurs…etc. 3. Modélisation. Utiliser l’outil modélisation. Il s’agit de trouver la relation mathématique simple qui permet de décrire la représentation UAB = f(I). Vous pouvez soit écrire cette relation, soit utiliser un modèle prédéfini. Activer les paramètres à calculer et valider. Le logiciel donne la nature de la fonction et les paramètres calculés. Déterminer la valeur de la résistance R. 4. Compte-rendu. Mettre un titre au graphique à l’aide de l’outil « annotations ». Insérer le graphe dans le compte rendu. Effectuer un commentaire. 5. 2ème acquisition. Permuter les deux conducteurs ohmiques du circuit. Tracer, en superposition avec la caractéristique précédente, celle du dipôle de résistance 47 . Comparer. Ajouter au compte rendu. Exercice. 25 I UAB R U (V) 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 I (mA) Le graphique ci-dessus représente la caractéristique intensité-tension d’un conducteur ohmique. 1. Commenter le graphe obtenu. Etablir la relation littérale entre UAB et I. relation 1 a. Préciser les unités. b. Déterminer la valeur de la résistance R. c. Tracer dans le même repère la caractéristique intensité-tension d’un conducteur ohmique de résistance R = 100 . Comparer. 2. La puissance électrique consommée par un dipôle récepteur a pour expression générale : a. Préciser les unités. b. Déterminer la puissance consommée pour I = 60 mA. P = UAB . I relation 2 3. Dans un conducteur ohmique, l’énergie électrique consommée est entièrement transformée en énergie thermique (chaleur) : c’est l’effet Joule. a. Quelles applications de l’effet Joule connaissez-vous ? relation 3 b. A partir des relations 1 et 2, exprimer P en fonction de R et I. c. Vérifier la valeur de P pour I = 60 mA. relation 4 d. Déduire de la relation 3 l’expression de I en fonction de P et R. 4. Le constructeur donne pour ce conducteur ohmique : R = 220 , Pmax = 2 W. a. Que représentent ces indications ? b. Calculer les valeurs maximales de l’intensité et de la tension. Que se passera-t-il si ces valeurs sont dépassées ?
