DS1

Seconde MPI
Nom :
Pr Prénom :
Lycée G.Cuvier Montbéliard
Durée ≈ 100 minutes
DS1 : Intensité-Tension-Mesures-Simulations
A. Partie théorique : 20 points
Durée ≈ 50 minutes
N
NOTE sur 20 :
Calculatrice autorisée
CORRECTION
I. Tension et mesures :
1. A propos de l’appareil de mesure et
a) Complète le tableau suivant
Nom
Symbole
de l’appareil
de l’appareil
Voltmètre
V V
de la tension : (2.5 points)
Branchement
de l’appareil
Dérivation
Unité de
la tension
Volt
Lettre
de représentation
U
Symbole de
l’unité
V
b) Que signifie l’écriture UAB ? Que signifie l’écriture UBA ?
UAB : Tension entre les deux points A et B
UBA : Tension entre les deux points B et A
c) Quelle est la relation entre UAB et UBA ?
UAB = - UBA
d) Par quel moyen représente-t-on l’écriture UAB ? Faire un schéma.
Par une flèche qui pointe vers le point A :
B
A
2. A propos du potentiel : (1.5 points)
a) Quel est, par définition, le potentiel VM attribué à la masse M : VM = 0 V
b) Que signifie << d.d.p >> ?
d.d.p : Différence de potentiel
c) Ecrire la relation entre UAB, VA et VB.
UAB = VA - VB
3. A propos de l’utilisation du logiciel de simulation <<Crocodil Physics>> : (4.5 points)
a) Ouvre une page de travail et réalise le circuit schématisé ci-dessous à l’aide du logiciel <<Crocodil Physics>>.
Indique le nom, le prénom et le groupe. Enregistre puis imprime ton travail.
A
A
R
5
5V
M
A
M
R
B
A
M
AR2
C
A
R1 = 100 Ω
R1
A
E
G
A
F
M
b) Nomme les composants suivants :
: Résistance
M
R
M
: D.E.L
c) Quand l’interrupteur est ouvert, mesure :
UBG =
R2 = 470 Ω
: Lampe
UBC =
d) Que vaut VB ?
VB = 5 V
Justifie : Le point B est relié direct à la borne positive de la pile
e) Que vaut VF ? VF = 0 V
Justifie : Le point F est relié à la masse d’où VF = VM = 0 V
f) Déduire des deux questions précédentes la valeur de UBF.
UBF = VB – VF = 5 – 0 = 5 V
Seconde MPI : D.S 1
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II. Intensité et mesures :
1. A propos de l’appareil
a) Complète le tableau
Nom
de l’appareil
Ampèremètre
de mesure et de l’intensité : (2.5 points)
suivant
Symbole
Branchement
Unité de
de l’appareil
de l’appareil
l’intensité
V
En série
A
Ampère
Lettre
de
représentation
i
Symbole de
l’unité
A
b) Que signifie l’écriture iAB ? Que signifie l’écriture iBA ?
iAB : Intensité circulant du point A vers le point B
iBA : Intensité circulant du point B vers le point A
c) Quelle est la relation iAB et iBA ?
iAB = - iBA
d) Par quel moyen représente-t-on l’écriture iAB ? Faire un schéma.
Par une flèche sur le fil dirigé vers le point B
A
B
2. Intensité et <<Crocodil Physics>> : (6 points)
a) A l’aide du logiciel, mesure les valeurs des intensités suivantes, avec l’interrupteur ouvert :
iAB = 25 mA
iBA = -25 mA
iBG = 25 mA
iCD = 0 A
iED = 0 A
b) Recommence les mesures avec l’interrupteur fermé :
iAB = 31,6 mA
iBA = -31,6 m
iBG = 25 mA
iCD = 6,62 mA
iED = -6,62
III. A propos des calibres: (3 points)
a) On mesure une tension de valeur exacte U = 1.185 V avec un multimètre :
Quel est le calibre le mieux adapté à cette mesure ? Entoure la bonne réponse et justifie.
2 mV
200 mV
2V
20 V
200 V
b) On mesure cette tension avec un multimètre réglé sur le calibre 2 V.
Que lit-on sur l’écran du multimètre ? Place le point dans une case.
1
.
1
8
5
c) Le constructeur du multimètre nous donne : ∆U = ± (1%L +2UR)
Calcule l’incertitude ∆U sur la mesure :
1%L = 1.185 x (1/100) = 0.01185
2UR = 2 x 0.001 = 0.002
∆U = ± 0.01385 V
U = 1.185± 0.01385 V
(Souligne en rouge les chiffres incertains).
1.185
d) On mesure maintenant cette tension en utilisant le calibre 20 V avec le même multimètre.
Que lit-on sur l’écran du multimètre ? Place le point dans une case.
0
1
.
1
9
e) Calcule l’incertitude ∆U sur la mesure :
1%L = (1/100) x 1.19 = 0.0119 V
2UR = 2 x 0.01 = 0.02 V
∆U = ± 0.0319 V
U = 1.185 V ± 0.0319 V (Souligne en rouge les chiffres incertains).
1.19 V
f) Conclure sur l’utilité de choisir un calibre adapté à la mesure.
Un calibre trop petit endommagera le voltmètre, tandis qu'un calibre trop grand donnera une mesure imprécise.
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B. Partie pratique : 20 points
Durée ≈ 50 minutes
Calculatrice interdite
N NOTE sur 20 :
I. Réaliser un montage d’après un schéma : (5 points)
Réalise sur ta plaque de montage le circuit schématisé ci-dessous, et fais vérifier par le professeur.
A
A
iAB
R
R
B iBC A 2
A
C
A
R1 = 100 Ω
iBG
R
5
UBM
5V
A
UBG
R1
G
A
E
A
F
R
R2 = 470 Ω
UGM
M
M
M
M
M
M
II. Effectuer des mesures des tensions et des intensités dans un circuit : (5 points)
Mesures
Interrupteur
ouvert
Interrupteur
fermé
iBG
112.8 mA
112,8 mA
iBC
0 A
6,7 mA
iAB
112,6 mA
UBG
3,76 V
119,0 mA
3,76 V
UGM
1,26 V
1,26 V
UBM
5,05 V
5,05 V
III. Flécher des tensions et des intensités : (1 point)
On considère que l’interrupteur est fermé.
Flécher les différentes grandeurs mesurées dans le tableau sur le schéma du montage.
(Voir schéma ci-dessous)
IV. Trouver les bonnes relations d’après des résultats de mesure : (2 points)
D’après les mesures faites dans la question II, parmi les relations proposées ci-dessous, entoure celle(s) qui
est (sont) juste(s).
iBC = iAB - iBG
iAB + iBC = iBG
iBC = - iCB
iBC + iGB = - iAB
- UBG = UGB
UBG + UGM = UMB
UGB - UMG = UMB
UMB + UGM + UBG = 0 V
V. Calculer une grandeur donnée à partir résultats de mesure : (1 point)
A l’aide des valeurs mesurées dans le tableau, calculer la valeur du potentiel électrique VG de deux façons
différentes. Tu dois expliquer, et rédiger correctement ta démarche.
ere
1
méthode :
On peut écrire : UBG = VB – VG, soit : VG = VB – UBG
Or, VB = 5 V car le point B est relié à la borne positive du générateur.
D'où : VG = 5 V - 3,76 V, c'est-à-dire : VG = 1,24 V
2nde méthode :
On peut écrire aussi : UGM = VG – VM, soit : VG = UGM + VM
Or, VM = 0 V car le point M correspond à la masse du circuit.
D’où : VG = 1,26 V + 0 V, c'est-à-dire : VG = 1,26 V (les deux résultats sont bien sûr très proches)
Seconde MPI : D.S 1
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VI. Interpréter des résultats de mesure : (3 points)
Recopie les valeurs des mesures trouvées dans le tableau suivant.
Compare les valeurs des gradeurs mesurées pour chaque colonne numéroté du tableau, et propose une explication.
Tu dois rédiger correctement tes réponses.
1
Mesures
Interrupteur
ouvert
Interrupteur
fermé
1
iBG
112.8 mA
112,8 mA
1
2
iBC
0 A
6,7 mA
1
3
1
4
1
5
1
6
iAB
112,6 mA
UBG
3,76 V
UGM
1,26 V
UBM
5,05 V
119,0 mA
3,76 V
1,26 V
5,05 V
Colonne 1 : C’est la même intensité qui circule dans la branche BM.
Colonne 2 :
Les deux intensités sont différentes : Quand on ferme l’interrupteur iBC devient non nul.
Colonne 3 : L’intensité iAB délivrée par le générateur devient plus grande, car un nouveau courant circule dans
la branche BM.
Colonne 4 : La tension aux bornes de la résistance R1 est la même dans les deux cas : l’interrupteur se trouve dans
la branche BEFM.
Colonne 5 :
Colonne 6 :
La tension aux bornes de la lampe est la même dans les deux cas :
même justification que pour la colonne 4
Quand l’interrupteur est ouvert, on mesure la tension aux bornes du générateur.
VII. A propos d’un symbole : (2 points)
Que peux-tu dire concernant le symbole suivant ?
C'est le symbole normalisé de la masse. Il n'y a qu'une seule masse dans un circuit électrique. Tous les points
reliés par des fils à la masse sont eux aussi à la masse. Le potentiel électrique de la masse est, par définition,
égal à 0V. Si on met plusieurs symboles de la masse dans un schéma de circuit, cela veut dire que ces points
sont reliés par des fils.
VIII. Rangement : (1 point)
Démonte ton montage et range correctement ton matériel.
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