4e – 1 – Tension électrique – Support élève
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SUPPORT ÉLÈVE Cours et supports de M.Richter ! MAIN MENU 4e – 1 – Tension électrique 1.1. Mesurer une tension On a vu en classe de 5ème qu’un générateur est caractérisé par la valeur de la tension entre ses deux bornes. Cette tension s’exprime en Volt (V). Activité Expérience : On alimente une lampe de 6V avec différentes piles de tension 1,5, 4,5 puis 6V. Lorsqu’une pile est introduite dans un circuit électrique, la tension entre ses deux bornes établit un courant électrique dans le circuit fermé. La tension entre deux points d’un circuit se mesure à l’aide d’un voltmètre et se note U. Le voltmètre mesure la différence de niveau électrique existant entre deux points d’un circuit : il est placé en dérivation entre ces deux points. Le voltmètre est l’une des fonctions d’un multimètre. Il faut respecter les polaritées et le type de courant sur l’appareil. Le voltmètre 0.00 Calibre V 200 Affichage 450 20 2 V Vers la borne positive du générateur Sélecteur COM 10 A Vers la borne négative du générateur La mesure peut se faire directement sur l’écran avec un voltmètre numérique, mais doit être interprétée avec un voltmètre à aiguille (pour lequel il faut être particulièrement vigilant avec les polaritées). 1.2. Tension d’un dipôle Tout composant électrique comportant deux bornes est un dipôle. Tension aux bornes d’un générateur Activité Expérience : nous réalisons un circuit comprenant une pile et une ampoule. La mesure est faite circuit ouvert et circuit fermé. U = 4,2 V Pile 4,5 V + - V Circuit fermé U = 3,8 V Pile 4,5 V + - V Mesurer la tension aux bornes d’un générateur Circuit ouvert Nous constatons qu’en circuit ouvert, la tension aux bornes d’une pile n’est pas nulle. Nous constatons que la tension aux bornes de la pile est plus grande en circuit ouvert qu’en circuit fermé. Si nous montons plusieurs piles en série (en branchant chaque borne – à la borne + de la pile suivante), la tension totale est égale à la somme des tensions de chaque pile. Tension aux bornes des autres dipôles Activité Expérience : On mesure la tension aux bornes d’une lampe, d’une résistance et d’un moteur. Ces trois éléments sont ensuite placés dans un circuit en série alimenté par un générateur 6V. On effectue la mesure des tensions à leurs bornes et à celles de l’interrupteur en circuit ouvert puis en circuit fermé. V1 V2 V3 +- V1 V3 V2 Circuit fermé U1 = 3,8 V U2 = 3,8 V U3 = 0 V Mesurer la tension aux bornes d’unautre dipôler +- Circuit ouvert U1 = 4,2 V U2 = 0 V U3 = 4,2 V On remarque que pour tous les dipôles qui ne sont pas des générateurs, la tension à leurs bornes est nulle en dehors d’un circuit électrique. En circuit ouvert, la tension aux bornes de chaque dipôle du circuit est nulle, mais la tension aux bornes de l’interrupteur est égale à la tension aux bornes du générateur, alors qu’aucun courant ne circule dans le circuit : il peut y avoir une tension entre deux points entre lesquels ne passe aucun courant. Si on mesure la tension aux bornes d’un fil de connexion en circuit ouverte et fermé, on constate qu’elle est toujours nulle : il peut y avoir une tension nulle aux bornes d’un élément dans lequel passe du courant ! En circuit fermé, la tension aux bornes d’un dipôle peut varier en fonction du type de circuit et du générateur. Mais pour un même circuit, la tension d’un dipôle ne dépend pas de la place occupée par ce dipôle. 1.3. Adapter une lampe à une pile Il n’y a pas que les piles qui portent une indication de tension électrique, les dipôles comme les lampes ont également une indication de ce type. Activité Expérience A l’aide d’une pile et de différentes lampes (12V, 6V, 3.5V et 1.5V), on montre que l’éclairement de la lampe varie. Mesurer une tension Lampe Pile 4,5 V +Interrupteur On constate que la lampe n’éclaire correctement que lorsque la tension de la pile est proche de la valeur indiquée sur la lampe : c’est sa tension nominale. Si une lampe est alimentée avec une tension trop faible, elle est en sous-tension. Inversement, si elle est alimentée par une tension trop forte, elle est en surtension et risque d’être détruite. 1.4. Circuit en série Activité Expérience : nous réalisons un circuit série comprenant deux ampoules (de tension nominales différentes). Nous mesurons la tension aux bornes de chaque élément du circuit. Nous remarquons que Ugén = Ulampe 1 + Ulampe 2 Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur en circuit fermé est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs. 1.5. Circuits en dérivation Activité Expérience : Le circuit précédent est maintenant réalisé en dérivation. La tension est toujours mesurée aux bornes de chaque dipôle. Les indications portées sur les voltmètres sont sensiblement les mêmes. Si des dipôles sont montés en dérivation, la tension aux bornes de chacun d’eux est la même et de plus égale à la tension aux bornes du générateur. " Edit UNE CRÉATION PAR J.L.RICHTER | COPYRIGHT (C) 2016 - LIRE CONDITIONS SUR PAGE D'ACCUEIL
