Les prérequis en électricité et les conducteurs ohmiques http://www
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Les prérequis en électricité et les conducteurs ohmiques http://www.bauchrie.sscc.edu.lb http://mazenhabib.webs.com 1 – Pour commencer . . . On appelle dipôle tout composant électrique ou électronique possédant 2 bornes. Dipôle passif : un dipôle est dit passif lorsqu’il n’y a aucune tension à ses bornes quand il est branché seul avec un voltmètre. Sa caractéristique (C) représentant U en fonction de I passe par l’origine. Dipôle actif : un dipôle est actif s’il apparaît une tension à ses bornes lorsqu’il est branché seul avec un voltmètre. Dans ce cas, (C) ne passe pas par l’origine. Une plie est un dipôle qui fait circuler le courant électrique dans un circuit. Par convention, le courant électrique sort par la borne positive de la pile, traverse Le circuit extérieur et rentre par la borne négative. Un générateur de tension continue réglable. Une pile Dans un circuit, on dit que deux bornes sont communes si on peut passer de l’une à l’autre par un fil conducteur sans avoir à traverser un appareil 2- a - Dipôles branchés en dérivation. Deux dipôles sont branchés en dérivation si leurs deux bornes sont communes deux à deux. Si on dévisse une ampoule, le circuit reste néanmoins fermé et les autres ampoules continuent de briller normalement. L1 , L2 , L3 et la pile sont associées en dérivation 2-b- Dipôles branchés en série. Deux dipôles sont branchés en série s’ils ne sont pas séparés par un nœud. Deux dipôles sont branchés en série si les deux conditions suivantes sont satisfaites : Ils doivent n’avoir qu’une seule paire de bornes communes Entre les deux bornes communes il ne doit y avoir aucune connexion avec un autre dipôle. Le courant électrique peut parcourir plusieurs chemins. Si on dévisse une ampoule, le circuit est ouvert et les autres ampoules s’éteignent. L1 , L2 et L3 sont associées en série 3 –Un multimètre. Un multimètre (également appelé contrôleur universel) est un ensemble d'appareils de mesures électriques regroupés en un seul boîtier, généralement constitué d'un voltmètre, d'un ampèremètre et d'un ohmmètre. 3 – a – Un ampèremètre Un ampèremètre, branché en série avec un dipôle (D), permet de mesurer l’intensité I (A) du courant électrique qui traverse (D). Pour que l’intensité affichée par l’ampèremètre soit positive, le courant qui le traverse doit sortir par sa borne COM. l’intensité maximale qu’un ampèremètre, utilisé sur le calibre C, peut mesurer est Imax= C A L’ampèremètre affiche une intensité ……………. L’ampèremètre affiche une intensité ………… 3 – b –i – Un voltmètre Un voltmètre, branché en dérivation avec un dipôle (D), permet de mesurer la tension U(V) aux bornes de ce dipôle. Un voltmètre mesure en général la tension UVcom. La tension maximale qu’un voltmètre, utilisé sur le calibre C, peut mesurer est Umax= C V On a intervertit les fils de connexion du voltmètre. 3 – b – ii –signe d’une tension On réalise le montage de la Figure 1 et celui de la Figure 2. Le voltmètre de la Figure 1 indique 3 V et celui de la Figure 2 indique – 4,5 V. Dans chacun des cas, dire si la borne COM du voltmètre est reliée au point B ou C. Justifier. Figure 1 : ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. Figure 2 : ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. Indiquer dans chacun des cas suivants, si la tension affichée par le voltmètre est positive ou négative. Tension positive: Tension négative : 3 – c – Un ohmmètre. L’ohmmètre est un instrument qui permet de mesurer la résistance R ( Ω ) d’un conducteur ohmique. Les bornes du conducteur ohmique, de résistance R sont reliées aux bornes ………… et ………….. de l’ohmmètre. Le conducteur ohmique est représenté par le symbole suivant R Branchement. Le conducteur ohmique, de résistance R, et l’ampèremètre doivent être montés en …………………entre les bornes du générateur tandis que le voltmètre est branché en ………………………..entre les bornes du conducteur ohmique. Remarques : Lorsqu’une lampe fonctionne normalement, elle est adaptée au générateur. Dans ce cas : La tension entre ses bornes est voisine de la tension nominale ( ou tension d’utilisation) inscrite sur son culot et voisine de la tension inscrite sur le générateur. L’intensité qui la traverse est voisine de l’intensité nominale. 4 – Loi d’additivité des tensions. UG= UAD = ………….... UL=UAB = ……………. UR =UBC =…………….. UD=UCD = ……………. Donc : ……………………………………………………. Conclusion : …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………. 5 – Loi d’unicité d’intensité. I1: Intensité du courant dans le circuit principal. I1 = I2: Intensité du courant traversant la première lampe. I2 = I3: Intensité du courant traversant la deuxième lampe. I3 = Conclusion : ………………………………………………….. ……………………………………………………….………… ………………………………………………………………………………………………………………….. 6 – Loi d’additivité des intensités ( loi des nœuds ). I1 Écrire la relation entre I1, I2 et I3 : ……………………………… Conclusion : I2 I3 7 – Loi d’unicité des tensions. UG = …………. ; UL = …………….. ; UR = …………….. Donc : …………………………………………………… Conclusion : …………………………………………….. …………………………………………………………… …………………………………………………………….. 8 – Court – circuit . Un dipôle court-circuité cesse de fonctionner car la tension à ses bornes devient négligeable et que le courant qui le traverse est également négligeable. L'intensité augmente dans le circuit car la résistance électrique du court-circuit est beaucoup plus faible que celle du dipôle court-circuité. a) L1 et L2 sont en série. Quand on court – circuite L1, UL1 = ………. Quand on court – circuite L2 , UL2 = ……… b) L1 , L2 et L3 sont en dérivation. Quand on court – circuite L3, qu’est ce qui se passe ? Lorsque la lampe L3 est court – circuitée, on peut observer que toutes les lampes s’éteignent. En effet, le fil de court – circuit permet donc au courant électrique de contourner les lampes L1, L2 et L3. Le courant circule donc d’une borne à l’autre de la pile en passant uniquement par des fils de connexion. Conclusion Dans un circuit en dérivation si l’un des dipôles est en court-circuit: - Tous les récepteurs sont court-circuités et cessent de fonctionner. - Le générateur est aussi en court-circuit et le courant qu'il produit devient très intense puisque qu'il n'y a aucun récepteur pour le recevoir. Ce courant provoque un échauffement des fils de connexion qui risque de prendre feu et de provoquer un incendie ( Effet Joules ) Dans un circuit en série, si l’un des dipôles est en court-circuit: - Ce dipôle cesse de fonctionner et la tension entre ses bornes est ……………………… - Le courant électrique traversant ce dipôle a une intensité ……………………………… 9 – Quelques tensions particulières. 9 – a – Tension aux bornes d’un interrupteur. Généralement, la tension Uk aux bornes d’un interrupteur ouvert est ……………………… la tension aux bornes d’un interrupteur fermé est ……………………………. 9 – b – Tension aux bornes d’une lampe. La tension UAB aux bornes d’une lampe, parcourue par un courant électrique , est ……………………………. Quand une lampe non grillée n’est pas parcourue par un courant électrique, la tension UAB entre ses bornes est ……………………... 9 – c – Tension aux bornes d’un fil de connexion. Pour I=0, la tension UBC entre deux points B et C d’un fil de connexion est ………………………………….. Pour I≠0, la tension UBC entre deux points B et C d’un fil de connexion est ………………………. 10 – Loi d’Ohm appliquée à un conducteur ohmique. Les points de la courbe sont …………………… ……………………………………… La caractéristique intensité- tension d’un conducteur ohmique est ……………………….. croissante qui passe par ……………………….. d’équation : ………………………… loi d’Ohm relative à un conducteur ohmique nous permet d’écrire : ………………………… U : ……………………………………………………………………………………………….. R : ……………………………………………………………………………………………….. I : ………………………………………………………………………………………………… 11 – Association en série. (expérience) Deux conducteurs ohmiques (R1) et (R2) tel que : R1 = …….. et R2 = …………. sont montés en série. Re est la résistance du conducteur ohmique équivalent à l’association de R1 et R2. Comparer Re à R1 + R2. 12– Association en dérivation. (expérience) Deux conducteurs ohmiques (R1) et (R2) tel que : R1 = …….. et R2 = …………. sont montés en dérivation. Re est la résistance du conducteur ohmique équivalent à l’association de R1 et R2. Comparer Signification du mot « résistance ». On dispose de deux conducteurs ohmiques ( R1) et ( R2 ). Soumis à une même tension U= 10V, ils sont parcourus par des courants d’intensités respectives I1 = 200mA et I2= 100 mA. 1 – Déterminer R1 et R2. 2 – a – Comparer R1 et R2 puis I1 et I2. b – En déduire , pour une même tension , comment varie l’intensité I du courant dans un conducteur ohmique sa lorsque résistance augmente.
