Tracé de caractéristiques - Le lycée Pierre
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TSI 1 - Lycée Pierre-Paul Riquet ELECTROCINETIQUE – TRAVAUX PRATIQUES N° 1 : Tracé de caractéristiques I. 2) Le Voltmètre (entrée COM et V) Multimètre numérique (A lire avant le TP) C’est un instrument qui mesure une différence de potentiel entre deux points. Il doit donc être branché en parallèle entre ces deux points pour être soumis à la même tension. Il prélève une partie du courant circulant dans l’élément mesuré, ce courant prélevé doit être le plus faible possible, donc la résistance interne du voltmètre doit être grande : l’impédance d’entrée du multimètre est équivalente à une résistance souvent supérieure à 10 M. 1) Généralités Ces appareils permettent de mesurer des tensions, des intensités, des résistances etc… Présentons quelques caractéristiques… Sélecteur de fonction : En façade un sélecteur permet de choisir la fonction désirée : voltmètre continu ou alternatif, ampèremètre continu ou alternatif, ohmmètre, … Mesure de la résistance interne d’un voltmètre : Calibre : Un calibre est une échelle qui fixe un intervalle de mesure. On commence généralement par choisir le calibre le plus grand puis on le diminue jusqu’à avoir le calibre le plus petit compatible avec la grandeur à mesurer. Matériel : Affichage : Le cadran d’un multimètre numérique comporte des chiffres appelés digits. Chaque digit prend une valeur entière entre 0 et 9. Certains appareils possèdent un digit supplémentaire capable de prendre les valeurs 0 ou 1. La capacité d’affichage est le nombre total de point de mesure) Une alimentation continue réglable U = 15 V Deux résistances R1 = R2 = 3 M Un voltmètre numérique de résistance interne Rv. Montage : Bande passante : La bande passante d’un multimètre numérique dépend de la fonction choisie et du calibre. Il faut se reporter à la notice de l’instrument. Nous devons l’utiliser dans le domaine de fréquence prévu par le constructeur. Résistance interne : La résistance interne d’un multimètre numérique dépend de la fonction choisie et éventuellement du calibre. Mesure : Mesurer U2. Calculer l’incertitude sur la mesure. Incertitude absolue : Elle est calculée à partir des données du constructeur. Elle dépend du calibre. 1 Comparer avec la valeur théorique. Déduire de la mesure de U2 la valeur de Rv. TSI 1 - Lycée Pierre-Paul Riquet 3) L’ampèremètre (entrée COM et mA ou A) Cet appareil mesure le courant traversant un composant, il doit donc être monté en série avec celui-ci. C'est en fait un voltmètre numérique mesurant la tension produite par le courant à mesurer dans une résistance (appelée shunt). La valeur du shunt dépend du calibre utilisé. En appliquant la loi d'Ohm, la tension mesurée est convertie, en fonction de la valeur de la résistance connue du shunt, en une valeur correspondant au courant. Un ampèremètre mesure l'intensité circulant de la borne A vers la borne COM. L’ampèremètre possède une résistance interne, elle doit donc être faible pour minimiser la chute de tension aux bornes de l’ampèremètre. 2) Caractéristique d’une diode polarisée en direct Matériel : 4) L’ohmmètre (entrée COM et ) Une alimentation continue réglable Une résistance de protection RP = 47 Un voltmètre numérique Un milliampèremètre numérique Une diode D Montage : Le principe de la mesure repose sur la loi d’Ohm : il suffit de disposer d’un générateur de courant d’intensité I connue et de mesurer la tension U aux bornes du dipôle: R = U/I. L’ohmmètre est un dipôle actif : appliqué à un dipôle, il injecte un courant dans le circuit auquel le dipôle appartient. Ainsi, l’ohmmètre perturbe le circuit. La différence de potentiel aux bornes du dipôle est fonction de tout le circuit ! Il est donc impossible de mesurer la résistance d’un dipôle branché dans un circuit !!! II. Comparer ces 2 montages : quel est le montage qui est le plus adaptée à la mesure des petites résistances ? des grandes résistances ? Justifier. Mesures : Tracés de caractéristiques 1) Montages Tracer la caractéristique d’un dipôle consiste à mesurer l’intensité du courant qui le traverse avec un ampèremètre et la tension à ses bornes avec voltmètre. On relève donc UV : la tension lue au voltmètre, et IA : l’intensité lue à l’ampèremètre. L’ampèremètre étant branché en série sur le circuit il existe deux façons de placer le voltmètre : Montage courte dérivation : Augmenter la tension d’alimentation à partir de sa valeur minimale sans dépasser I = 70 mA. Relever la tension U aux bornes de D ainsi que l’intensité I qui la traverse. Compléter le tableau suivant. I (mA) Montage longue dérivation : U(V) I (mA) U (V) 2 TSI 1 - Lycée Pierre-Paul Riquet Tracer la caractéristique I(U) de la diode D. Quel type de dipôle est la diode ? Quelle la tension au-delà de laquelle la diode est passante (tension seuil) ? 3) Caractéristique d’un dipôle actif Matériel : Un dipôle actif G1 (« boîte grise ») Une résistance de protection RP = 10 Un voltmètre numérique et un milliampèremètre numérique Une résistance de charge Rc (potentiomètre) Montage : Mesures : Diminuer la résistance de charge RC à partir de sa valeur maximale sans dépasser I = 70 mA. Relever la tension U aux bornes de G1 ainsi que l’intensité I. Compléter le tableau suivant. I (mA) U (V) 3 Tracer la caractéristique U(I) du générateur. Déterminer l’équation de la courbe. En déduire la tension à vide, le courant de court-circuit et la résistance interne du modèle de Thévenin équivalent.
