Mesure d`une résistance
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C’est fait ! 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 - expliquer que le courant diminue quand la résistance d’un circuit augmente - retenir l’unité de résistance et son symbole (Ω) - schématiser un montage qui permet de tracer la caractéristique de la résistance - utiliser un tableau de valeurs numériques pour tracer la courbe U = f (I) - utiliser un graphique pour déterminer : I, U ou R - utiliser la relation U = R x I avec les unités convenables - utiliser un ohmmètre - distinguer une tension continue et une tension alternative périodique - tracer la courbe correspondante - déterminer sur la courbe la tension maximale et la tension minimale - retenir la définition de la période - déterminer graphiquement la période T - reconnaître une tension alternative périodique sur un oscillogramme - mesurer la tension maximale sur l’oscillogramme - mesurer la période sur l’oscillogramme - retenir la définition de la fréquence - retenir la relation f = 1/T - retenir les unités (Hertz : Hz ; seconde : s) - expliquer la différence entre la tension maximale et la tension efficace - expliquer comment on peut produire une tension alternative - expliquer le rôle d’un transformateur - reconnaître une tension redressée donnée par un dispositif redresseur - distinguer : phase – neutre – terre - expliquer que l’intensité dans le circuit principal croît avec le nombre des récepteurs - définir la puissance et utiliser la relation P=U x I C’est fait ! 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 - expliquer que le courant diminue quand la résistance d’un circuit augmente - retenir l’unité de résistance et son symbole (Ω) - schématiser un montage qui permet de tracer la caractéristique de la résistance - utiliser un tableau de valeurs numériques pour tracer la courbe U = f (I) - utiliser un graphique pour déterminer : I, U ou R - utiliser la relation U = R x I avec les unités convenables - utiliser un ohmmètre - distinguer une tension continue et une tension alternative périodique - tracer la courbe correspondante - déterminer sur la courbe la tension maximale et la tension minimale - retenir la définition de la période - déterminer graphiquement la période T - reconnaître une tension alternative périodique sur un oscillogramme - mesurer la tension maximale sur l’oscillogramme - mesurer la période sur l’oscillogramme - retenir la définition de la fréquence - retenir la relation f = 1/T - retenir les unités (Hertz : Hz ; seconde : s) - expliquer la différence entre la tension maximale et la tension efficace - expliquer comment on peut produire une tension alternative - expliquer le rôle d’un transformateur - reconnaître une tension redressée donnée par un dispositif redresseur - distinguer : phase – neutre – terre - expliquer que l’intensité dans le circuit principal croît avec le nombre des récepteurs - définir la puissance et utiliser la relation P=U x I Chapitre 1 LA RESISTANCE OBJECTIFS : Savoir que l’intensité du courant dans un circuit est d’autant plus faible que la résistance est grande L’ohm, unité de résistance du SI Schématiser un montage permettant de tracer une caractéristique Evaluer l’intensité dans un circuit connaissant la valeur de la résistance et celle de la tension appliquée à ses bornes. Savoir que tous les matériaux n’ont pas les mêmes propriétés conductrices d’où un choix selon l’utilisation souhaitée. RAPPELS OBJECTIFS : Distinguer un montage série et dérivation Utiliser l’ampèremètre Utiliser le voltmètre MATERIEL : - alimentation continue 6V deux ampoules 6 V 1 multimètre 5 fils de connexion RAPPELS Fiche évaluation GROUPE TOP 1 TOP 2 TOP 3 TOP matériel 1 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 2 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 3 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 4 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 5 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 6 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 7 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 8 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 9 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 10 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE REMARQUES : TOP 1 : série entre 2 lampeTOP 3 : intensité dans le circuit. Bruit entente TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TOTAL CHAPITRE 1 LA RESISTANCE ELECTRIQUE 1. Généralités La résistance est une grandeur électrique. Elle se note R. Son unité est l’Ohm (). Elle se mesure à l’aide d’un ohmètre. 1 k = 100O 1 M = 1 million d’ Activité expérimentale DE QUOI LA RESISTANCE D’UN MATERIAUX DEPEND-ELLE? Nommer un magasinier, un rapporteur, un secrétaire. Prendre une feuille de recherche et pour y noter vos résultats . Aller chercher la matériel suivant : un ohmmètre, deux fils, deux pinces crocodiles un échantillon de chaque matériau. RAPPEL : Toujours faire la 1ère mesure sur le calibre le plus grand (M = méga, k = kilo). Puis baisser le calibre le plus possible. Si vous voyez ceci : 1 alors le calibre est trop petit. 1. La résistance dépend-elle du matériau ? Objectif : Etudier si tous les matériaux ont la même résistance électrique. Manipulation : A l’aide d’un ohmmètre, mesurez la résistance de différents matériaux présents sur votre table. Donnez les résultats sur votre fiche de recherche sous forme de tableau et proposez une conclusion. Matériau Résistance 2 . De quoi dépend la résistance électrique d’un conducteur ? Objectif : Etudier si la longueur du conducteur a une influence sur sa résistance électrique. Manipulation : Mesurez la résistance d’un conducteur en fonction de sa longueur. Utilisez la bande de papier Canson noir qui est un conducteur (faire 3 mesures). Proposez une conclusion sur votre feuille de recherche. Objectif : Etudier si l’épaisseur du conducteur a une influence sur sa résistance électrique. Manipulation : Mesurez la résistance d’un conducteur en fonction de son épaisseur. Pliez la bande de papier Canson en plusieurs épaisseurs (faire 3 mesures, attention à conserver la même longueur pour toutes les mesures). Proposez une conclusion sur votre feuille de recherche. . 2. La résistance des matériaux La résistance d’un matériau représente sa capacité à s’opposer au passage du courant électrique. Un matériau isolant ne laisse pas du tout le courant circuler, sa résistance est donc infiniment grande. Plus le matériau est bon conducteur, plus la résistance est petite. Plus le matériau est long, plus la valeur résistance est grande. Plus le matériau est épais, plus la valeur de la résistance est petite. 3. La résistance : un dipôle électrique Activité expérimentale QUEL EST L’EFFET D’UNE RÉSISTANCE DANS UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE ? MATERIEL : alimentation continue 12 V une ampoule 12 V 1 multimètre 4 fils de connexion 2 résistances inférieures à 50 Activité expérimentale QUEL EST L’EFFET D’UNE RÉSISTANCE DANS UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE ? a- Circuit de base Réalise un circuit comprenant - un générateur (6V, continu) - une lampe (6V) TOP 1 - un ampèremètre Note e la valeur de l’intensité mesurée. I= …………………………………. b- Introduction d’une résistance Place une des résistances en série dans le circuit. TOP Connaissant le schéma d’une résistance, Fais le schéma du circuit et note la valeur de l’intensité mesurée. Par rapport au cas a, l’éclat de la lampe : Diminue Reste identique Augmente 2 I =………….. c- Influence du sens de branchement Inverse le sens de branchement de la résistance (inverse les fils de connexion). I = …………………………. Par rapport au cas b, l’éclat de la lampe : Diminue Reste identique Augmente d- Influence de la place de la résistance dans le circuit Refais le circuit en changeant la place de la résistance. I = …………………………. Par rapport au cas b, l’éclat de la lampe : Diminue Reste identique Augmente Conclusion Quel est l’effet d’une résistance dans un circuit ? Sa place, son sens de branchement ont-ils une importance ? .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... Mesure d’une résistance Une résistance) se mesure à l’aide d’un multimètre fonctionnant en ohmmètre. Pour effectuer la mesure, on forme un circuit composé UNIQUEMENT de la résistance et de l’ohmmètre. TOP 3 Mesure les valeurs des résistances dont tu disposes et note les : R1=_________ et R2=__________ e- Influence de la valeur de la résistance Remplace R1 par R2 dans le circuit d. I =…………………………….. Par rapport au cas b, l’éclat de la lampe : Diminue Reste identique Augmente Conclusion (en comparant R1 et I1 avec R2 et I2): ....................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... Activité documentaire Comment varie l’intensité, dans une résistance quand on augmente la tension appliquée ? Fiche évaluation GROUPE TOP 1 1 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 2 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 3 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 4 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 5 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 6 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 7 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 8 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 9 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 10 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE REMARQUES : TOP 2 TOP 3 Matériel Bruit Gestion d Entente temps **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI **** TB B AB I TI Remarq ues TOTAL Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 Soin, Rédaction Schéma Conclusion1 Conclusion 2 Mesures R1, R2 Mesures I1, I2, I Observations /1 /1 /2 /2 /2 /1 /1 3. La résistance : un dipôle électrique Les résistances sont des dipôles très utilisés. Elles permettent de diminuer l’intensité du courant afin de protéger d’autres dipôles tels que des diodes. Plus la valeur de la résistance est grande, plus l’intensité du courant est faible. La loi d’ohm dit : L’intensité qui traverse une résistance est proportionnelle à la tension aux bornes de cette résistance. Le coefficient de proportionnalité est alors égal à la valeur de la résistance. Démontrer à l’aide d’expériences l’exactitude de cette loi. Elaborer un protocole d’expérience au sein de votre groupe Réaliser votre expérience Compléter la fiche réponse fournie par le professeur. La loi d’ohm dit : L’intensité qui traverse une résistance est proportionnelle à la tension aux bornes de cette résistance. Le coefficient de proportionnalité est alors égal à la valeur de la résistance. Démontrer à l’aide d’expériences l’exactitude de cette loi. Elaborer un protocole d’expérience au sein de votre groupe Réaliser votre expérience Compléter la fiche réponse fournie par le professeur. La loi d’ohm dit : L’intensité qui traverse une résistance est proportionnelle à la tension aux bornes de cette résistance. Le coefficient de proportionnalité est alors égal à la valeur de la résistance. Démontrer à l’aide d’expériences l’exactitude de cette loi. Elaborer un protocole d’expérience au sein de votre groupe Réaliser votre expérience Compléter la fiche réponse fournie par le professeur. LA LOI D’OHM Noms : Prénoms : Indiquer le but de votre travail : Prouver que l’intensité qui traverse une résistance est proportionnelle à la tension aux bornes de cette résistance. Le coefficient de proportionnalité est alors égal à la valeur de la résistance. Décrire votre expérience : On réalise un circuit comprenant un générateur de tension réglable et une résistance. Le générateur de tension réglable (schématisé ainsi : ) permet de faire varier la tension aux + bornes de la résistance (entre 1 et 15 V). On mesure alors simultanément la tension aux bornes de la résistance et l’intensité dans le circuit. Faire le schéma de votre expérience Compléter ce tableau avec les mesures faites au cours de votre expérience : U(V) I (A) Tracer, le graphique représentant les variations de la tension en fonction de l’intensité. (voir aide mémoire). Coller votre graphique au dos de cette feuille. Exploitation des résultats : à l’aide de tous vos résultats (tableau & graphique) montrer l’exactitude de la loi d’Ohm (voir aide mémoire). ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ Trouver une formule reliant la tension et l’intensité d’une résistance. (préciser les unités) ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................................................................................................ AIDE MEMOIRE LES GRAPHIQUES Tracer un graphique Respecter les consignes suivantes : - si on désire tracer Y en fonction de X, il faut porter X en abscisse et Y en ordonnée - tracer au crayon à papier et à la règle - tracer les axes en les légendant (nom et unité) et en mettant des flèches au bout - mettre un titre au graphique - graduer les axes en respectant l’échelle donnée Exploiter un graphique Si on obtient une droite, deux cas se présentent : - Soit la droite ne passe pas par l’origine alors, Y et X ne sont pas proportionnels - Soit la droite passe par l’origine, Y et X sont alors proportionnels. Le coefficient de proportionnalité est égal à Error! et est alors constant (mêmes valeurs quel que soit X et Y). On peut donc écrire Error!= coefficient de proportionnalité D’où la formule Y = coefficient de proportionnalité X Activité documentaire Comment varie l’intensité, dans une résistance quand on augmente la tension ? Fiche évaluation GROUPE TOP 1 TOP 2 TOP 3 1 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 2 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 3 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 4 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 5 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 6 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 7 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE 8 J J2 F J NE J 2 F J NE J 2 F NE Bruit Entente TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI TB B AB I TI Remarq ues REMARQUES : Activité documentaire TOTAL Comment varie l’intensité dans une résistance quand on augmente la tension ? LA METHODE : Pour répondre à cette question, on réalise un circuit comprenant un générateur de tension réglable et une résistance. Le générateur de tension réglable permet de faire varier la tension aux bornes de la résistance. On mesure alors simultanément la tension aux bornes de la résistance et l’intensité dans le circuit. Fais le schéma du circuit réalisé en incluant les instruments de mesures nécessaires. TOP 1 REALISATION DE LA MANIPULATION Voici ce que l’on obtient quand on mesure l’intensité I du courant qui traverse une résistance R de valeur 333 en faisant varier la tension U aux bornes de cette résistance. I (en A) 0 0,003 0,009 0,015 0,021 0,027 U (en V) 0 1 3 5 7 9 Dans le quadrillage ci-dessous, représente la tension U en fonction de l’intensité. TOP 2 Calcule U/I pour les différentes mesures effectuées (arrondir à l’unité). I (en A) 0,003 0,009 0,015 0,021 0,027 U (en V) 1 3 5 7 9 U/I EXPLOITATION DES RESULTATS 1) Que peux-tu dire de la représentation graphique que tu viens d’obtenir ? Que peux-tu en déduire pour l’intensité et la tension ? ........................................................................................................... .................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................. 2) Observe la valeur de U / I pour chaque mesure. Que remarques-tu ? A quelle grandeur physique cette valeur correspond-t-elle ? .................................................................................................... .................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................. 3) A l’aide de la question précédente, trouve la relation entre R, U et I. D’abord sous la forme d’une division et ensuite sous la forme d’une multiplication ....................................................................... .................................................................................................................................................................................. TOP 3 .................................................................................................................................................................................. La relation que tu viens de mettre en évidence s’intitule la LOI D’OHM : Avec U: I: R: en en en EXERCICES Calcule la valeur de la tension U quand I = 0,017 A dans le cas d’Adeline (R = 333 2) Vérifie et montre cette valeur sur le graphique. 3) Calcule la valeur de l’intensité I quand U = 3,50 V dans le cas d’Adeline (R = 333 4) Vérifie et montre cette valeur sur le graphique. 5) Adeline utilise une autre résistance. Elle mesure U = 6 V et I = 100 mA. Calcule la valeur de la résistance utilisée. 1) 4. La loi d’ohm La tension et l’intensité dans une résistance sont liées par la loi d’Ohm. U=RxI U : tension en V I : intensité en A R : résistance en Cette loi est valable pour tous les dipôles ayant la même caractéristique qu’une résistance. Vous disposez d’une lampe (3,8V ; 300mA) que l’on souhaite faire briller convenablement avec un générateur 6V. Comment faire ? Trame professeur : 1 - Introduire une résistance en série. 2 – Choix de la résistance. 3 - Valeur de R : R = 7,3Ω D’après expérience 2005/2006 et 2006/2007: Prévoir R = 10 Ω (en double, ils demandent 20 Ω en raison de calculs faux). Prévoir R=4 Ω en double pour faire les 8 Ω nécessaires. Prévoir R=4 Ω en triple pour faire les 12 Ω nécessaires.
