SérieEC1_TP1_Mesures en Stationnaire_Enoncé

TSI1 Série 1 EC – TP1 : Mesures en Régime Stationnaire
Série 1 EC – TP1
TP 1 : Mesures en Régime
R égime S tationnaire
II) Mesure de Courant : L’ampèremètre
Mesures de sécurité :
-
Le câblage doit être effectué HORS TENSION
MISE
M ISE SOUS TENSION APRES VERIFICATION du montage par le professeur
Toute modification du montage doit être effectué HORS TENSION
Le décâblage aussi doit évidemment être effectué HORS
HO RS TENSION
Objectif s du TP :
R1
I
Revoyons maintenant le fonctionnement de l’ampèremètre
sur le même schéma. On souhaite mesurer le courant I.
R1
E
R2
U2
Placer l’ampèremètre, en précisant les bornes
Sur quelle fonction doit-il être réglé, quel calibre ?
Mesurer l’intensité I et noter sa valeur (FAIRE VERIFIER LE MONTAGE AVANT)
Quelle est la valeur théorique attendue ? Est-ce cohérent ?
→ Découvrir le matériel disponible au labo de physique
→ Savoir utiliser un multimètre en régime stationnaire
(Voltmètre / Ampèremètre / Ohmmètre)
I) Mesure de Tension : Le voltmètre
I I .A ) Me sur e de I
I I .B ) Sc h é ma équ i v ale nt d e l’a m pè re m èt re
L’ampèremètre est aussi équivalent à une résistance, que l’on notera RA
Proposer une méthode simple permettant de mesurer cette résistance interne. Le
faire pour chacun des calibres.
I
I I .C ) P er t urb a ti o n par l’a m p èr em è tr e
On se propose de revoir le fonctionnement du
voltmètre sur le montage très simple proposé ci-contre :
E
R2
U2
Refaire le premier schéma en remplaçant l’ampèremètre par son modèle équivalent.
L’introduction de l’ampèremètre dans le circuit modifie-t-elle la valeur de l’intensité
à mesurer ? Etablir une condition sur RA par rapport à R1 et R2.
I . A) M esu re de U 2
Reproduire le schéma sur vos feuilles
R1 = 1kΩ / R2 = 2,2kΩ
E = 10V
Placer le voltmètre, en précisant les bornes
Sur quelle fonction doit-il être réglé ?
I I . D) E x t en si on : A u tr es m é t ho de s d e m esu re
Peut-on appliquer la méthode avec le pont diviseur de tension pour mesurer la
résistance interne de l’ampèremètre ? Comment l’adapter ? Est-ce faisable pour
tous les calibres ?
Mesurer la tension U2 et noter sa valeur (FAIRE VERIFIER LE MONTAGE AVANT)
AVANT)
Mesurer également U1 et vérifier la loi des mailles et les relations du pont diviseur de
tension appliquées aux résistances R1 et R2.
Ne pourrait-on pas plutôt utiliser un pont diviseur de courant ? Proposer un montage.
Quel serait la valeur du courant I débité par la source ? Commenter.
I . B) Sc h é ma éq ui v al en t d u vo l tm è tr e
Le voltmètre est en fait équivalent à une résistance, que l’on notera RV
III) Mesure de Résistance – L’ohmmètre
Proposer une méthode simple permettant de mesurer cette résistance interne
On propose une autre méthode avec un
montage à base de pont diviseur :
Si le voltmètre était parfait, quelle serait
la valeur de U ? La mesurer et en
déduire la valeur de RV.
R3 = 1MΩ
E
Intéressons nous maintenant à l’ohmmètre. On souhaite vérifier la valeur réelle d’une
résistance dont le constructeur indique 1kΩ (avec le code des couleurs).
I
V
U
Q ue s ti o ns :
Donner le schéma permettant de mesurer cette résistance.
Préciser les bornes du multimètre à utiliser et leur sens.
I .C ) Pe rt urb at i o n pa r l e v ol tm è tr e
Refaire le premier schéma en remplaçant le voltmètre par son modèle équivalent
A quoi est équivalent l’ohmmètre ?
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.
Peut-on placer l’ohmmètre directement sur les schémas précédents où sont présents
les générateurs et les autres résistances. Que mesure-t-on alors ?
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TSI1 Série 1 EC – TP1 : Mesures en Régime Stationnaire
Applications du TP :
3 ) Perturbation d e la mesure par un Ampèrem ètre
(A finir pour la prochaine séance de TD)
On souhaite cette fois calculer la perturbation engendrée par l’ajout d’un
ampèremètre mesurant l’intensité I du courant dans le circuit électrique ci-dessous
(Sans ampèremètre à gauche / Avec ampèremètre à droite).
1 ) Fiche de Synthèse
FAIRE UNE FICHE DE SYNTHESE des méthodes de mesures vues dans le TP
R1 = 22Ω
Rappel de l’objectif d’une telle fiche : Avoir accès facilement et bien lisiblement à
toutes les méthodes qui ont été vues pour pouvoir se les remettre en tête
rapidement au moment de la révision d’un DS ou du concours.
A
I
E=
10V
2 ) Perturbation d e la mesure par un Voltmètre
On souhaite calculer la perturbation engendrée par l’ajout d’un voltmètre
mesurant la tension U dans le circuit électrique ci-dessous.
R2 =
4kΩ
U
V
U’
1.
Exprimer la différence de potentiel théorique U dans le circuit sans voltmètre
en fonction de E, R1 et R2, puis faire l’application numérique.
2.
Faire le schéma équivalent du montage dans lequel on a rajouté le voltmètre
(en pointillé sur la figure), en remplaçant celui-ci par son schéma équivalent.
On note RV sa résistance interne.
3.
Exprimer la différence de potentiel pratique U’ avec le voltmètre en fonction
de E, R1, R2, et de la résistance interne RV du voltmètre. Faire l’application
numérique dans les cas où RV = 10kΩ, 100kΩ et 1MΩ.
4.
I’
R2 =
28Ω
E=
10V
R2 =
28Ω
1.
Exprimer l’intensité théorique I du courant parcourant le circuit sans
ampèremètre en fonction de E, R1, et R2, puis faire l’application numérique.
2.
Faire le schéma équivalent du montage dans lequel on a rajouté
l’ampèremètre (à droite), en remplaçant celui-ci par son schéma équivalent.
On note RA sa résistance interne.
3.
Exprimer l’intensité pratique I’ du courant dans le circuit avec l’ampèremètre
en fonction de E, R1, R2, et de la résistance interne RA de l’ampèremètre. Faire
l’application numérique dans le cas où RA = 10Ω, 1Ω et 0,1Ω.
4.
Calculer l’erreur de mesure en pourcents provoquée par l’introduction de
l’ampèremètre dans le circuit dans les cas où RA = 10Ω, 1Ω et 0,1Ω. Résumer
tout ces résultats dans un tableau. Quelle résistance interne est préférable
pour minimiser l’erreur ?
R1 = 1kΩ
E=
10V
R1 = 22Ω
On rappelle la formule permettant de calculer une erreur de mesure en pourcents,
par rapport à la valeur théorique attendue :
Calculer l’erreur de mesure en pourcents provoquée par l’introduction du
voltmètre dans le circuit dans les cas où RV = 10kΩ, 100kΩ et 1MΩ. Résumer
tout ces résultats dans un tableau. Quelle résistance interne est préférable
pour minimiser l’erreur ?
e% =
HECKEL - 2/2
X mes − X th
× 100%
X th