L`alimentation potentiomètrique

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L’alimentation potentiométrique
1- Le diviseur de tension :
Amplifier une tension peut être nécessaire lorsque l’on veut par exemple relier un micro à un haut parleur.
Diviser une tension est aussi très utile pour adapter une tension à une valeur très précise.
A
1) Réaliser le montage ci-contre :
2) Flécher les tensions UAC et UBC.
3) Exprimer puis calculer la valeur de la résistance équivalente Réq
Au montage.
R1
B
CR
U
4) a) Réaliser les mesures nécessaires pour calculer le rapport : BC
U AC
R2
b) Comparer ce rapport à
R éq
2
C
B
et conclure.
b) Exprimer UBC en fonction de UAC, R2 et Réq
c) Calculer UBC dans le cas ou on permute R1 et R2.
d) Vérifier par une mesure.
e) Expliquer le fonctionnement du montage réalisé et expliquer son nom « diviseur de tension ».
5) Bilan : Le montage diviseur de tension : ce qu’il faut retenir à rédiger avec le professeur.
2- L’échelle de tension :
Ce montage permet d’obtenir une série de tensions réglables, avec un « pas » de progression constant, entre 0 et la
tension délivrée par le générateur.
A
1) Simuler le montage ci-contre avec 10 résistances R dans « Crocodile ».
2) Les résistances R valent 1,00k.
Le générateur délivre 12 V.
a) Placer les numéros : 1 derrière la première résistance après M
puis 2 ….10 en A.
b) Mesurer successivement les tensions U1M, U2, ….U10M et Ue.
P
R
Ue
N
Dans la partie suivante nous allons voir comment expliquer ces valeurs ?
R
M
3) Raisonnement :
a) Déterminer les résistances équivalentes R3 (3 résistances R entre les points M et 3) et la résistance
équivalente R10 en fonction de R.
b) En vous inspirant de l’expression de la tension établie au 1), exprimer U3 en fonction de Ue, R3 et R10. Puis
exprimer U3 en fonction de Ue et R, enfin exprimer U3 en onction de Ue uniquement.
c) Généralisation : Si le montage contient n résistances identiques, et que l’on appelle X un point tel que X
résistances sont comprises entre ce point et la masse du montage, exprimer la tension U X (UXM) en fonction
de Ue, X et n.
X se nomme cran de l’échelle
P = Ue \ n se nomme pas de l’échelle.
Cran
Ux
1
à calculer
Construire un tableau du type :
2
d) Quel est la valeur du « pas » p de l’échelle de tension ainsi constituée ?
e) Quelles valeurs extrêmes peut prendre la tension de cette échelle de tension ?
4) Application : Combien devrait-on disposer de résistances identiques, en série, pour que le pas de progression
soit égal à 0,10 V ?
5) On dispose d’une échelle de tension de 100 résistances R, quelle valeur de Ue doit-on choisir pour obtenir un
pas de 0,05 V ?
1
3- Montage potentiométrique :
Pour obtenir une tension réglable de façon continue entre 0 et E (tension délivrée par le générateur), il est plus
commode d’employer un seul composant que le montage précédent (échelle de tension). On utilise un potentiomètre
(ou rhéostat ).
a- Présentation :
Le potentiomètre est constitué d’un enroulement de fil métallique sur un support isolant.
Il possède 3 bornes de connexion :
A et B représentent les bornes extrêmes du potentiomètre (bornes situées en bas du
rhéostat), C représente la position du curseur qui peut varier de A à B. ( bornes située en
haut du rhéostat).
A
B
C
b- Caractéristique :
1) Brancher un ohmmètre entre A et C.
2) Faire varier le curseur C entre A et B : Quelle constatation fait-on sur la valeur de la résistance mesurée ?
c- Montage potentiométrique :
Pour ce montage, on branche les trois bornes du rhéostat A, B et C.
Sur le montage ci –contre, identifier par des lettres:
- les bornes d’entrée de tension sur le rhéostat - les bornes de sortie de
tension sur le rhéostat - la tension d’entrée UE - la tension de sortie Us.
 Mesures préliminaires :
Mesurer, hors circuit, la résistance totale R du potentiomètre.
Mesurer la tension d’entrée délivrée par le générateur UE.
d- Etude du montage à vide :
UE
K
A
1) Réaliser le montage ci-contre :
2) Les mesures :
Le bouton poussoir K étant relâché
- Choisir une position du curseur C proche de A (sans aller à l’extrémité du rhéostat).
- Mesurer à l’ohmmètre la résistance RAC.
- Passer le multimètre en voltmètre.
- Sans toucher au curseur C, appuyer sur le bouton poussoir K.
- Mesurer US.
B
US
C
multimètre
Répéter 7 autres fois les opérations précédentes et compléter, dans « Excel » un tableau comme ci-dessous :
Pour la dernière mesure C doit être en B.
!!!Attention l’interrupteur doit être OUVERT avant de passer le multimètre en position ohmmètre. !!!
Position
1
2
RAC ()
US (V)
3) Exploitation des mesures :
123456-
Tracer, à l’aide du tableur, la courbe US = f(RAC)
Quel type de graphe obtient-on ?
Que peut-on en déduire ?
Déterminer le coefficient directeur k du graphe et le comparer à la valeur de U E / R.
En déduire l’expression de US en fonction de UE, R et RAC.
Cette expression peut être retrouvée grâce aux lois des circuits électriques : Appliquer ces lois et
retrouver l’expression déduite expérimentalement.* ( à rédiger une fois que toutes les mesures sont
réalisées.)
2
e- Etude du montage en charge :
La tension réglable, réalisée dans le montage précédent, doit être utilisée pour alimenter un circuit contenant un
conducteur ohmique dans la seule situation expérimentale qui suit :
On connecte un conducteur ohmique de résistance R c (le montage est dit en charge) à la sortie du montage, entre
les bornes A et C.
Le but de cette partie est d’étudier l’influence de la résistance Rc sur la tension de sortie US de ce montage en
charge.
UE
1) Choix de Rc = 4,7 k.
Le
-
bouton poussoir K étant relâché
Choisir une position du curseur du potentiomètre.
Mesurer RAC à l’ohmmètre
Passer le multimètre en voltmètre.
Sans toucher au curseur C, appuyer sur le bouton poussoir K.
Mesurer US.
Répéter 7 fois les opérations précédentes et remplir un tableau de mesures :
position
1
K1
A
Rc
C
B
2
RAC ()
US (V)
-
multimètre
US
Tracer, à l’aide du tableur, la courbe US = f(RAC) sur le même graphe que précédemment.
2) Choix de RC = 470 .
Répéter toutes les opérations du 1)
3) Conditions d’utilisation du potentiomètre pour alimenter un conducteur ohmique :
1- Comparer les 3 courbes entre elles.
R
2- La relation démontrée : US = AC UE est-elle valable pour la résistance de charge Rc = 4,7 k ? Rc= 470  ?
R
3- Conclusion : Quelle condition doit vérifier la résistance RC pour que la tension de sortie US vérifie au mieux
la loi précédente ?
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