TP 3 Caractéristiques de dipôles

TP n°3 électricité
Prépa BTS
TP 3
Caractéristiques de dipôles
Objectifs :
- Tracer la caractéristique d'une ampoule électrique et d'un générateur (pile plate).
- Détermination du point de fonctionnement.
- Étudier l’association série et parallèle de conducteurs ohmiques.
Expérimentation :
Matériel :
- Un générateur de tension continue 6 V.
- Un ampèremètre et un voltmètre numériques.
- Une ampoule électrique (6 V, 300 mA).
- Une pile plate d’environ 4,5 V.
- Deux pinces crocodiles.
- Des fils courts.
- Un rhéostat 230 Ω.
- Deux résistance de 100 Ω.
- Un interrupteur.
I - Tracé de la caractéristique d'une pile plate de 4,5 V :
 Réaliser le montage ci-dessous en commençant par le circuit principal (utiliser préférentiellement
des fils cours) comprenant une pile plate de 4,5V, un rhéostat de 230Ω et un ampèremètre
numérique. Connecter en dernier le voltmètre en utilisant des fils courts non répliquables si possible.
Pile plate
U
V
A
9
TP n°3 électricité
Prépa BTS
 Fixer une dizaine de valeurs différentes pour l’intensité du courant I (jusqu’à 0,3 A) circulant dans le
circuit, à l’aide du rhéostat, et, pour chacune d’elles, relever la valeur de la tension U.
 Transposer les résultats dans un tableau.
 Tracer la caractéristique U = f (I) correspondante et indiquer le type de courbe obtenue. (Prendre une
échelle assez grande afin de pouvoir tracer sur le même papier millimétré la caractéristique
d’une ampoule).
 Déterminer graphiquement la valeur de la fém E et la résistance interne r de la pile plate.
 Donner l’équation mathématique de la courbe correspondante.
II - Tracé de la caractéristique d'une ampoule électrique :
 Réaliser le montage ci-dessous :
A
+
_
G
générateur 6V
continue
U
V
 Relever une dizaine de valeurs de U en fonction de I en faisant varier le courant à l’aide du rhéostat.
 Transposer tous vos résultats dans un tableau.
 Tracer la caractéristique correspondante U = f(I) sur le même papier millimétré que précédemment.
 Vous remarquerez que cette caractéristique n’est pas une droite. Sachant que la résistance du filament
d’une ampoule varie avec la température selon la relation R = R o.(1+ a.! ) (avec Ro la résistance à une
température donnée, a une constante positive et ! la température), donner une explication à cette
particularité.
10
TP n°3 électricité
Prépa BTS
III - Point de fonctionnement de l’ensemble (Ampoule-pile plate) :
III-1 : Détermination directe :
 Réaliser le circuit ci-dessous :
A
Pile plate
4,5 V
U
V
 Relever les valeurs de Iexp et Uexp lues sur les appareils de mesure.
III-2 : Détermination graphique :
 Relever les coordonnées du point d’intersection (IF ; UF) des deux caractéristiques tracées
précédemment pour la pile et l’ampoule.
III-3 : Comparaison :
Conclure en faisant un calcul d’écart relatif sur les valeurs de I et de U obtenues :
ex.
I exp ! I F
x 100=....%
I exp
IV - Caractéristique de conducteurs ohmiques associés en série et en parallèle :
Dans les manipulations suivantes, vous utiliserez deux conducteurs ohmiques de résistances 100 Ω ± 5%.
IV-1 : Caractéristique de 2 résistances linéaires branchées en série :
 En vous inspirant du montage réalisé pour tracer la caractéristique d’une ampoule, réalisez un
montage permettant de déterminer la caractéristique de deux conducteurs ohmiques branchés en série.
(A faire vérifier par le professeur avant mise sous tension).
 Dessiner le schéma électrique correspondant en l’annotant correctement.
 Relever à nouveau plusieurs valeurs de U en fonction de I à noter dans un tableau.
11
TP n°3 électricité
Prépa BTS
 Tracer la caractéristique U = f (I) de cette association de conducteurs ohmiques.
 En déduire à partir de la courbe la résistance du conducteur ohmique formée par cette association.
 Comparer cette valeur avec la valeur théorique en effectuant le calcul correspondant.
IV-2 : Caractéristique de 2 résistances linéaires branchées en parallèle :
 Dans le même montage que précédemment, placer cette fois en dérivation les deux résistances
linéaires de 100Ω.
 Dessiner le schéma électrique correspondant en l’annotant correctement.
 Relever à nouveau plusieurs valeurs de U en fonction de I à noter dans un tableau.
 Tracer la caractéristique U = f(I) de cette association sur la même feuille de papier millimétré que
précédemment.
 En déduire la résistance du conducteur ohmique formée par cette association.
 Comparer cette valeur avec la valeur théorique en effectuant le calcul correspondant.
12