1° S - TP de physique n° 11 :

1° S - TP de physique :
CIRCUITS RESISTIFS
On dispose d'un générateur de tension continue délivrant une tension
constante UPN
6 V et de trois conducteurs ohmiques R1, R2 et R3 de
résistances nominales respectives 47 Ω, 180 Ω et 330 Ω.
1. Mesurer, en utilisant un multimètre, la force électromotrice (f.e.m) E du
générateur et la résistance réelle des conducteurs ohmiques R1, R2 et R3.
Par la suite, on utilisera les valeurs réelles des résistances.
2. On souhaite alimenter le conducteur ohmique R1 par le générateur. Prévoir
quelle sera l'intensité I dans le circuit. Vérifier qu'on peut appliquer cette
tension au conducteur ohmique, sachant que sa puissance maximale admissible
est Pmax = 2 W
3. Réaliser le circuit et effectuer la mesure de l'intensité afin de vérifier le
calcul.
4. On rajoute, en série avec le conducteur ohmique R1, le conducteur ohmique
R2. Prévoir quelle sera l'intensité I dans le nouveau circuit. Réaliser ensuite le
circuit et effectuer la mesure de l'intensité afin de vérifier le calcul.
5. Par quelle résistance Re (résistance équivalente) pourrait-on remplacer R1
et R2 sans que l'intensité I et la tension U aux bornes de l'ensemble de deux
résistances ne soient modifiées. En utilisant les lois de la tension et de
l’intensité dans un circuit série, établir l'expression littérale de Re en
fonction de R1 et R2.
6. Généraliser le résultat précédent à un nombre quelconque n de conducteurs
ohmiques montés en série. Application : calculer la résistance équivalente à
l'ensemble {R1; R2 ; R3} en série.
7. On rajoute maintenant, le conducteur ohmique R2 , en dérivation par
rapport à R1. L'intensité I, dans le nouveau circuit, sera-t-elle plus grande ou
plus petite que dans le circuit précédent ? Justifier sans calculs.
Réaliser ensuite le circuit et effectuer la mesure de l'intensité afin de
vérifier la prévision.
8. En utilisant les lois de la tension et de l’intensité dans un circuit en
dérivation, établir l'expression littérale de Re en fonction de R1 et R2.
Effectuer le calcul numérique.
9. Généraliser le résultat précédent à un nombre quelconque n de conducteurs
ohmiques montés en dérivation. Enoncer le même résultat en raisonnant sur
les
conductances
G
des
différents
conducteurs
ohmiques.
Application : calculer la résistance équivalente à l'ensemble {R1; R2 ; R3} en
dérivation.
10. Partant du circuit réalisé à la question n° 7, on ajoute le conducteur
ohmique R3, en série par rapport à l'ensemble {R1 ; R2}. Faire le schéma du
montage, puis, calculer la résistance équivalente Re à l'ensemble {R1 ; R2 ; R3}.
En déduire l'intensité I du courant débité par le générateur dans le circuit.
Réaliser le circuit et mesurer l'intensité I pour vérifier votre calcul.
11. Partant du circuit réalisé à la question n° 7, on place la résistance R3 en
série par rapport à la résistance R1, mais en dérivation par rapport à la
résistance R2.
Répondre aux mêmes questions qu'en 10 et réaliser la mesure de l'intensité
pour vérifier votre calcul.
12. En vous appuyant sur les exemples précédents, expliquer de quoi dépend
l'intensité du courant débité par un générateur de tension lorsqu'il alimente
un ensemble donné de conducteurs ohmiques. Dans quel cas est-elle minimale ?
Maximale ?
13. Que pensez-vous de l'affirmation suivante : "Pour diminuer l'intensité
débitée par le générateur, il suffit de rajouter dans le circuit un conducteur
ohmique".
14. Ecrire le principe de conservation de l’énergie pour un circuit constitué
d’un nombre quelconque n de récepteurs électriques montés en série.
Exprimer la puissance électrique de chaque élément (générateur ou
récepteur) du circuit, en fonction de la tension entre ses bornes et de
l’intensité du courant qui le traverse.
En déduire, que la loi des tensions en série est une conséquence directe du
principe de conservation de l’énergie.
15. Mêmes questions pour un circuit constitué d’un nombre quelconque n de
récepteurs électriques montés en dérivation.
En déduire que la loi de l’intensité dans un circuit en dérivation est une
conséquence directe du principe de conservation de l'énergie.