Mesures électriques I Mesure de tensions

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 E. VAN BRACKEL
TP de Physique-Chimie
TP - EC
1
Mesures électriques
Point sécurité
Tous les branchements doivent être effectués alors que l’alimentation est éteinte (montage
comme démontage).
Objectifs :
Dans ce cas, si la valeur lue est U = 3, 27 V, l’incertitude se calcule comme
∆U = 0, 2% × 3, 27 + 3 × 0, 01 ' 0, 04 V, car la mesure est affichée à 0, 01. La mesure
s’écrit alors
• Savoir mesurer des grandeurs usuelles en électricité
• Connaître l’influence perturbatrice des instruments de mesure
I
U = 3, 27 ± 0, 04 V
Mesure de tensions
C’est à vous !
En vous servant de la notice, selon le calibre choisi, estimer l’incertitude sur la
valeur précédemment mesurée de U2 .
Nous allons voir (ou revoir) le fonctionnement d’un voltmètre pour les mesures de tensions auxquelles nous serons confrontés, ainsi que ses limitations. Nous nous limiterons
aujourd’hui aux tensions continues.
1)
Mesure
Avant d’effectuer une mesure électrique, vérifions
les bases :
3)
1. Après avoir reproduit le schéma ci-contre, placer le voltmètre en précisant les bornes.
Le voltmètre est équivalent à une résistance relativement grande, que l’on notera Rv .
La tension est mesurée aux bornes de cette résistance, où normalement le courant est
très faible devant celui circulant dans le circuit.
2. Sur quelle fonction doit-il être réglé ? Après
avoir estimé la tension attendue, préciser le
calibre à utiliser.
C’est à vous !
• Proposer une méthode très simple de mesure de cette résistance interne.
• Proposer un protocole basé sur le pont diviseur de tension permettant la
mesure de cette résistance. On aura à disposition des résistances de 1 Ω,
1 kΩ et 10 MΩ. (Appel professeur 1). Le réaliser et comparer à la valeur
précédente.
C’est à vous !
Réaliser le circuit électrique ci-dessus et, à l’aide d’un voltmètre, vérifier les relations du pont diviseur.
2)
Influence de l’impédance d’entrée
Incertitudes liées à l’appareil
On constate en pratique que la valeur lue fluctue un peu dans le temps. Quel crédit apporter aux derniers chiffres de la valeur lue ? L’appareil n’étant pas parfait, à l’instar d’une
règle graduée, il faut considérer des incertitudes. Il s’agit ici d’incertitudes de type B,
soit des incertitudes statistiques : le constructeur estime l’erreur sur la valeur lue de façon
statistique et l’indique dans sa notice.
Exemple : le constructeur indique, pour un calibre choisi, deux informations :
1. Refaire le premier schéma en remplaçant le voltmètre par son modèle équivalent.
2. L’introduction du voltmètre dans le circuit modifie-t-elle la valeur de la tension à
mesurer ? Etablir une condition sur Rv par rapport à R1 et R2
• le pourcentage d’erreur,par exemple ±0, 2%
• l’incertitude liée au dernier chiffre affiché sur l’écran, par exemple 3 digits (ou autre
dénomination)
1
TP - EC 1. MESURES ÉLECTRIQUES
II
Mesure de courants
1)
mesure ?
Mesure directe
III
1)
C’est à vous !
Sur le montage en début du TP, alimentation éteinte, placer l’ampèremètre dans
le circuit de telle sorte à pouvoir mesurer I. Régler la fonction du multimètre
ainsi que le calibre (quelle est la valeur de I attendue ?). (Appel professeur 1)
Effectuer la mesure. Est-ce cohérent avec la prévision théorique ?
2)
Mesure de résistances
Mesure
Question : au vu des deux méthodes employées pour mesurer la résistance du voltmètre,
en déduire comment, de manière générale, on peut mesurer une résistance inconnue.
2)
Perturbations
Question : A votre avis, quelle sera l’influence des fils reliant le composant à votre ohmmètre, selon que l’on mesure une résistance très petite ou très grande ?
Perturbation de l’appareil de mesure
1. On peut modéliser l’ampèremètre comme une résistance de très petite valeur RA . La
déterminer expérimentalement.
A faire pour la semaine prochaine
Rédiger une fiche méthode résumant les méthodes de mesures vues dans ce TP
ainsi que les limitations associées.
2. En remplaçant l’ampèremètre par son modèle équivalent, quelle est la condition sur
RA par rapport à R1 et R2 telle que l’introduction de l’appareil de mesure fausse la
2
E. VAN BRACKEL