TP sur la loi d`Ohm

TP sur la loi d’Ohm
But de l’expérience :
Trouver la relation entre la tension, le courant et la résistance électrique mesurés grâce à un
multimètre (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre).
Introduction théorique :
Pour l’électricité, nous pouvons distinguer quatre mesures :
-
La tension électrique
=
Volt
[V]
Le courant électrique
=
Ampère
U
[A]
I
La puissance électrique
-
P
Watt
[W]
[J]
E E = P x temps
P=UxI
L’énergie =
-
=
Joule
Comparaison entre un circuit hydraulique et électrique :
Membrane
Pomp
e
G
Quantité d’eau par seconde = débit
=
Quantité d’électrons par seconde = courant
Pression sur la membrane
=
Tension dans le circuit
Comment mesurer U et I ?
Dans ce circuit électrique la boucle en parallèle est
représentée en vert.
G
A
Le voltmètre (V) sert à mesurer U et se branche en
parallèle, alors que l’ampèremètre (A) qui s’utilise pour
mesurer I se met en série.
1
V
Comment mesurer une résistance ?
La résistance se mesure avec un Ohmmètre (Ω). L’ohmmètre se
branche en parallèle sur un circuit qui ne doit jamais être sous
tension.
Ω
La loi d’Ohm :
Résultats :
Pour faire l’expérience, nous avons utilisé le boîtier à résistance n° 2.
Nous avons choisi de donner nos résultats sous forme de tableau et de graphique (Annexe 1)
Résultats R1 :
I [mA]
I [A]
0.04
0.08
0.12
0.16
0.19
0.22
0.27
U [V]
0.00004
0.00008
0.00012
0.00016
0.00019
0.00022
0.00027
Résistance [Ω]
5
10
15
20
25
30
35
Moyenne des valeurs de la résistance : 128'224 [Ω]
Valeur de la résistance obtenue avec l’ohmmètre : 128'700 [Ω]
2
125’000
125’000
125’000
125’000
131’578
136’363
129’630
Résultats R2 :
I [mA]
I [A]
0.09
0.18
0.27
0.36
0.45
U [V]
0.00009
0.00018
0.00027
0.00036
0.00045
Résistance [Ω]
5
10
15
20
25
55’555
55’555
55’555
55’555
55’555
Moyenne des valeurs de la résistance : 55'555 [Ω]
Valeur de la résistance obtenue avec l’ohmmètre : 56'400 [Ω]
Discussion générale :
Il y a deux moyens de déterminer la valeur d’une résistance :
1)
La série E12
Les résistances ne peuvent pas avoir n’importe quelle valeur, toutes les résistances ont une
valeur qui fait partie de la série E12. Comme son nom l’indique cette série est composée de 12
valeurs différentes : 10 ; 12 ; 15 ; 18 ; 22 ; 27 ; 33 ; 39 ; 47 ; 56 ; 68 et 72. Une résistance ne
peut donc pas avoir une valeur de 950 [Ω] mais peut avoir une valeur de 1000, 1200,
1500,1800, etc.
2)
Le code des couleurs
Le code des couleurs est le moyen d’écriture qu’utilisent les fabricants de résistances pour
inscrire sur celles-ci leur valeur.
Les deux (ou trois) premiers anneaux
de couleur déterminent les chiffres
significatifs. Le troisième indique le
facteur
multiplicateur
et
le
quatrième, la tolérance. Certaines
résistances ont un sixième anneau qui
indique
le
coefficient
de
température.
Par exemple : (résistance du dessin)
Orange = 3 Violet = 7 Rouge = 102
Argent = 10%
37 x 102 Ω à ±10% = 3700Ω±10%
(Cette résistance ne peut pas
exister, car 37 ne fait pas partie de
3
la série E12)
Plusieurs facteurs ont pu altérer les résultats obtenus :
1)
La tolérance de la résistance :
La tolérance est la “marge d’erreur” d’une résistance, elle s’exprime en % de la valeur de
la résistance. Reprenons l’exemple d’en-dessus : 10% de 3700 = 370, 3700 – 370 = 3330.
C’est la valeur minimale de la résistance. 3700 + 370 = 4070. C’est la valeur maximale de
la résistance. La valeur de cette résistance se trouve donc dans une fourchette ohmique
de 3330 à 4070 Ω. La valeur de la résistance peut alors beaucoup varier.
2)
La précision des appareils de mesure :
Le multimètre utilisé pour mesurer toutes les valeurs a lui aussi sa marge d’erreur, il
n’était sûrement pas préréglé exactement à 0Ω. Les fils utilisés ainsi que les fiches ont
eux aussi une résistance qui peut fausser le résultat.
Discussion des résultats :
D’après la série E12 la résistance R1 vaudrait 120’000Ω et R2 56’000Ω. Ces valeurs sont des
suppositions, pour être sûr de la valeur de R1 et R2, il aurait fallu ouvrir les boîtiers et décoder
les résistances avec le code des couleurs.
La valeur que nous avons trouvée pour R1 n’est apparemment pas très précise, mais plusieurs
facteurs ont pu altérer nos résultats. Par contre les mesures pour R2 étaient bien plus précises
et il y a presque aucun doute possible que se soit une résistance autre que 56'000 Ω.
Conclusion :
Ce TP a été très instructif, car il nous a permis d’apprendre beaucoup de chose sur l’électricité.
Alain Chevalley et Joslain Falcy 9VSB/2
4
ANNEXE 1
5