La tension dans un circuit en série

Activité 23A
PS-2826
La tension dans un circuit en série
Electricité: tension, circuit en série
Qté
1
1
1
2
Équipement et matériaux
PASPORT Xplorer GLX
Capteur tension (inclus avec le GLX)
Trousse CASTLE
Pile D
Code d’article
PS-2002
EM-8624A
PI-6602
But
Le but de cette activité est de déterminer la relation entre la tension et la quantité d’ampoules
branché à une source de tension dans un circuit en série.
Théorie
Ampoules
Les ampoules dans un circuit en série sont connectée s comme des
anneaux dans une chaine. Si des ampoules sont connectées en série
à une source de tension, qu’arrivera-t-il à la luminosité de chaque
ampoule lorsque plus d’ampoules sont ajoutées à la chaine?
Qu’arrivera-t-il à la tension traversant chaque ampoule lorsque
d’autres ampoules sont ajoutées au circuit?
Si une ampoule est retirée d’un circuit en série, qu’arrive-t-il aux
autres ampoules?
Aperçu
Fig. 1: Circuit série
Utiliser un capteur de tension afin de mesurer la différence de
potentiel aux bornes de la source de tension (piles D) et aux bornes de chaque ampoule dans un
circuit en série. Utiliser le Xplorer GLX pour enregistrer et afficher la tension. Comparer les
tensions enregistrées.
Problème
1.
Comment sera affectée la différence de potentiel dans un circuit en série lorsque d’autres
ampoules sont ajoutées?
2.
Comment la différence de potentiel aux bornes de la source de tension se compare-t-elle à
la tension traversant toutes les ampoules connectées en série dans un circuit?
Mesures de sécurité

Suivre toutes les instructions concernant l’utilisation de l’équipement.
Démarche
Montage du GLX
1.
Brancher un capteur de tension dans le port d’entrée
du côté gauche du Xplorer GLX
et ensuite démarrer le ( ). Un graphique de la tension (V) versus le temps (s) apparaîtra.
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Activité 23A
2.
Appuyer sur
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pour aller à la page d’accueil.
Sélectionner «Digits» (
afficher la Fig. 2.
) et appuyer sur
pour
Montage de l’équipement
1.
Mettre deux piles D dans le support de piles ( trousse
CASTLE). Mettre une ampoule ronde dans une douille.
2.
Utiliser des pinces alligators pour monter un circuit avec
une ampoule et une source de tension.
Fig. 2:
Attention de bien brancher la pince d’alligator au
ressort tel qu’illustré.
3.
Une pince doit être débranchée jusqu’au moment
de la collecte des données.
Enregistrement des données : une ampoule
1.
Brancher le capteur de tension à la douille afin de
mesurer la tension qui traverse l’ampoule.
2.
Relier la pince à la source de tension
pour compléter le circuit. Observer la
luminosité de l’ampoule.
3.
Appuyer sur (
) sur le GLX pour
mesurer le signal du capteur de tension.

La tension apparaît sur l’affichage «
digits».
4.
Enregistrer la tension aux bornes de
l’ampoule dans le tableau des données
dans la section: rapport de laboratoire.
5.
Déplacer le capteur de tension aux pinces
d’alligator qui sont branches à la source de
tension afin de mesurer la tension traversant les
deux piles D.
6.
Enregistrer la tension traversant les deux piles
D dans le tableau des données de la section :
Rapport de laboratoire.
7.
Fig. 3: Montage
Fig. 4: Enregistrement de la tension
Fig. 5: Enregistrement de la tension
pour cesser l’enregistrement des données. Débrancher la source de
Appuyer sur
tension pour ouvrir le circuit.
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Enregistrement des données: Deux ampoules
1.
Brancher une deuxième ampoule en série avec la
première dans le circuit.
2.
Brancher la source de tension pour fermer le
circuit. Enregistrer la luminosité des deux
ampoules.
3.
Brancher le capteur de tension aux bornes de la
seconde douille afin de mesurer las tension
traversant l’ampoule.
4.
) du GLX pour mesurer le
Appuyer sur (
signal provenant du capteur de tension.
Fig. 6: Deux ampoules
5.
Enregistrer la tension traversant la deuxième
ampoule dans le tableau des données de
la section : Rapport de laboratoire.
6.
Déplacer le capteur de tension à la
première douille pour mesurer la
différence de potentiel. Enregistrer la
tension traversant la première ampoule
dans le tableau des données.
7.
Finalement, mesurer et enregistrer à
nouveau la tension aux bornes des deux
piles.
8.
Fig. 7: Enregistrement
pour cesser
Appuyer sur
l’enregistrement des données.
Débrancher la pince à la source de tension pour ouvrir le circuit.
Enregistrement des données: Trois
ampoules
1.
Brancher une troisième ampoule en
série aux deux autres ampoules du
circuit.
2.
Répéter le processus pour mesurer la
tension traversant la source de tension et
traversant chaque ampoule. Enregistrer
ces valeurs dans le tableau des données
dans le rapport de laboratoire.
Fig. 8: Trois ampoules
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3.
Après avoir enregistrer les tensions, enlever l’ampoule de la douille du milieu. Noter ce qui
arrive aux deux autres ampoules.
4.
Appuyer sur
pour cesser l’enregistrement. Débrancher la source de tension pour
ouvrir le circuit.
Analyse
Réviser vos données et répondre aux questions dans le rapport de laboratoire.
Exercice supplémentaire
Répéter l’expérience avec les résistances inclus dans la trousse CASTLE au lieu des ampoules.
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Rapport de laboratoire- Activité 23A: La tension dans un circuit en
série
Nom ________________________________ Date ___________
Prédictions
1.
Qu’arrivera-t-il à la différence de potentiel totale dans un circuit en série lorsque d’autres
ampoules sont ajoutées?
2.
Comment la différence de potentiel aux bornes de la source de tension se compare-t-elle à
la tension traversant toutes les ampoules dans un circuit en série?
Données
1.
Comment était la luminosité des deux premières ampoules en série comparativement à la
première ampoule?
2.
Comment était la luminosité des trois ampoules en série comparativement à la première
ampoule?
3.
Qu’arrive-t-il au circuit à trois ampoules connectées en série lorsque l’ampoule de la
douille du milieu est enlevée?
Tableau des données
Une ampoule
Tension traversant l’ampoule:
Tension traversant la source de tension:
Deux ampoules en série
Tension traversant l’ampoule 1:
Tension traversant l’ampoule 2:
Somme des tensions traversant les ampoules:
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Trois ampoules en série
Tension traversant l’ampoule 1:
Tension traversant l’ampoule 2:
Tension traversant l’ampoule 3:
Somme des tensions traversant les ampoules:
Questions
1.
Comparer la tension traversant les deux piles D à la tension traversant la première
ampoule.
2.
Comment est-ce que la tension traversant les deux ampoules en série se compare-t-elle à la
tension traversant les deux piles D? Comment la somme des tensions traversant deux
ampoules se compare-t-elle à la tension traversant les deux piles D?
3.
Qu’avez-vous remarqué de la tension traversant chaque ampoule et la somme des tensions
traversant les trois ampoules?
4.
Développer une hypothèse concernant la tension d’un circuit en série.
5.
Qu’est-il arrivé aux trois ampoules lorsque l’ampoule du milieu fut retirée de la douille?
Pourquoi?
6.
Si toutes les lumières d’une maison sont connectées ensemble en série et allumées,
qu’arrivera-t-il si une d’entre elles est éteinte (ou si elle grille)?
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