Activité d`intégration Pour être au courant Sciences physiques 416

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Module 2 : Phénomènes électriques

© Chaire CRSNG/Alcan pour les femmes en sciences et génie au Québec
Vous avez le droit de reproduire et de distribuer ce document à des fins strictement éducatives.
Il ne doit cependant pas être intégré à un recueil de textes ou d’exercices ou utilisé à des fins lucratives.

Consignes 1
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Po ou ur r ê êt tr re e a au u c co ou ur ra an nt t
C
Co on ns si ig gn ne es s
But de l’activité
Cette activité a pour but principal de vous permettre d'atteindre l'objectif terminal 1 du module 2 qui
est de mesurer une variable d'un circuit électrique à l'aide d'un instrument que vous aurez construit.
L'activité vous permettra aussi de consolider vos apprentissages des objectifs terminaux 2.2 à 2.4.
Description de l’activité
Au cours de cette activité, vous fabriquerez un galvanomètre en utilisant les connaissances que vous
avez acquises au cours de votre étude de l’électricité et du magnétisme. Cela se fera par le biais d’une
activité d’intégration qui portera sur une partie du contenu des objectifs terminaux 2.1 à 2.4. De plus,
il vous sera possible d’utiliser des notions vues lors du cours d’Initiation à la technologie de 3e
secondaire. Ce galvanomètre pourra par la suite être utilisé pour mesurer un courant et vérifier la loi
d’Ohm. Il sera alors possible de vérifier la fiabilité, la précision et la sensibilité de votre appareil et de
l’améliorer si le besoin s’en fait sentir.
Pour obtenir plus d’information au sujet du galvanomètre qui sera construit au cours de cette activité,
vous pouvez consulter le texte Principe de fonctionnement du galvanomètre simple.
Déroulement de l’activité
1. Fabrication d’un électroaimant
2. Construction du galvanomètre
3. Étalonnage et évaluation des qualités
4. Mesure d’un courant
5. Rédaction d’un rapport
Note : Chaque étape, sauf la dernière, nécessite une période de 75 minutes.

Étape 1 : Fabrication d’un électroaimant 1
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Po ou ur r ê êt tr re e a au u c co ou ur ra an nt t
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Ét ta ap pe e 1 1 : : F Fa ab br ri ic ca at ti io on n d d’ ’u un n é él le ec ct tr ro oa ai im ma an nt t
Consignes
Concepts abordés
O.T. 2.1 : variables caractéristiques en électricité
O.T. 2.2 : rémanence magnétique, électroaimant, influence du nombre de spires, de la nature du noyau
sur le champ magnétique d’un électroaimant
O.T. 2.3 : loi d’Ohm, résistance électrique de circuits en série, en parallèle et mixtes (unités, formules,
calculs, circuits)
O.T. 2.4 : puissance, voltage, intensité du courant
Lecture préalable
Principe de fonctionnement du galvanomètre simple
But
Construire un électroaimant qui pourra être utilisé dans la fabrication d’un galvanomètre.
Matériel nécessaire
♦ fil électrique solide isolé de calibre 22
♦ clous en acier non galvanisé de différentes grosseurs et longueurs
♦ 4 piles alcalines C ou source de tension continue variable
♦ boussole à cadre non métallique
♦ pinces à couper
♦ ruban électrique
♦ voltmètre, ampèremètre et ohmmètre ou multimètre
♦ résistances de 5 et 10 W de 1 à 10 Ω
♦ support pour 4 piles C
Mission
Pour cette première étape, vous devrez fabriquer un électroaimant qui vous permettra de mesurer un
courant d’environ 0,5 A avec un déplacement de l’aiguille de plus de 70°. De plus, l’électroaimant
devra se trouver à moins de 3 cm de la boussole.

Pour être au courant
Étape 1 : Fabrication d’un électroaimant 2
Pistes
Il vous faudra tout d’abord déterminer quelle valeur de résistance vous devrez utiliser pour tirer un
courant de 0,5 A de quatre piles C en série. Il se pourrait que vous ayez à utiliser une association de
résistances pour obtenir cette valeur. Il faudra aussi vous assurer que la puissance dissipée par les
résistances ne dépasse pas leur capacité qui est de 5 ou de 10 W chacune. Si ce devait être le cas, les
résistances chaufferaient rapidement et pourraient même brûler.
La puissance qui peut être dissipée par une association de résistances peut être calculée de la même
manière que la résistance équivalente de cette association. Ainsi, deux résistances de 10 W placées en
série dissiperont un total de 20 W alors que si elles étaient placées en parallèle, elles ne pourraient
dissiper que 5 W.
Nous vous suggérons aussi de mesurer précisément la tension fournie par chacune des piles et la valeur
exacte des résistances que vous utiliserez. Il se pourrait qu’il vous soit difficile d’obtenir un courant
d’exactement 0,5 A dans ces conditions. Nous considérerons donc qu’un courant situé entre 0,45 et
0,55 A est acceptable.
Vous pouvez maintenant fabriquer votre électroaimant. Pour ce faire, vous devez enrouler le fil sur un
clou. Votre électroaimant devrait être le plus régulier possible et avoir une longueur d’au moins deux
fois le diamètre du cadran de votre boussole. De plus, vous pouvez fabriquer un électroaimant formé de
plusieurs couches si cela s’avère nécessaire. Finalement, pour que votre galvanomètre fonctionne
correctement, vous devez prendre soin de placer la boussole vis-à-vis du centre de votre électroaimant.
Lorsque vous essayez votre électroaimant, prenez bien soin de noter à quelle distance de la boussole
vous le placez, le nombre de spires qu’il comporte, le nombre de couches que vous avez fait et le
déplacement de l’aiguille correspondant sur la feuille qui vous est fournie à cet effet. Il se pourrait que
vous n’ayez qu’à déplacer légèrement votre électroaimant pour obtenir le résultat recherché.
Lorsque vous faites vos essais, il se pourrait que le clou que vous utilisez devienne aimanté, ce qui
fausserait vos résultats. Il vous faudra alors, sortir le clou de l’électroaimant et le réinsérer dans le sens
contraire. Après un certain temps, vous devrez tout simplement changer de clou.
Lorsque vous avez atteint le but fixé, vous pouvez coller votre solénoïde avec du ruban électrique pour
éviter qu’il ne se défasse lorsque vous le manipuler. Enfin, vous devez faire approuver votre
électroaimant par votre enseignante ou enseignant.