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Appareil de mesure de la tension électrique son montage et comment l’utiliser1. La montagne!Le plan d'une station de ski est représenté ci-dessus, avec un «remonte-pente» et troispistes….2. comment peut on mesurer une dénivellation avec quel appareil?3. Exemple4. Deuxième analogie la rivière

- dénivellation- pente- Mesures

5. Dans les analogies précédentes pour avoir un courant il faut une dénivellation et unepente qui permettra d’avoir un courant d’eau ou de skieurs. .En électricité il faudra avoir unedénivellation d’un autre type pour avoir un courant…6. La tension.

Il existe une différence de «niveau électrique » donc une dénivellation que l’on appellera,tension, entre l'entrée et la sortie d'un dipôle, quand le courant y circule. Elle se notera U7. La dénivellation entre deux points que l’on appelle tension électrique se mesure avec cetappareil que l’on appelle multimètre8. Utilisation du multimètre en volmètre9. Les symboles normalisés du multimètre10. Schéma de montage voltmètre circuit série et dérivation11. Mesure de la tension électrique12. Mesure de la tension aux bornes d'un générateur en circuit ouvert13. TP 1 électricité 01/2008

1. Le générateur utilisé est une pile en état de fonctionnement.2. Mesure de la tension électrique en circuit ouvert puis fermé

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La montagne!Le plan d'une station de ski est représenté ci-dessus, avec un «remonte-pente» et trois pistes:une bleue (difficulté moyenne) pente moyenne, une verte (piste facile) petite pente et unenoire (piste difficile) grande pente.Un sportif effectue de nombreuses descentes dans une après-midi.1) A quoi correspond la dénivellation ?2) A quoi correspond la pente ?3) Quel est l’élément le plus important dans ce circuit ?

Pour que les skieurs puissent circuler, il faut :

une dénivellation qui est égale à la différence de niveau entre le haut (H) et le bas (B) dela station Une pente plus ou moins forte, elle dépend de la dénivellation et de la longueur de lapiste : pour la même dénivellation mais deux longueurs de piste différentes les pentes serontdifférentes. Un remonte pente qui prendra les skieurs en bas pour les mettre en haut. Pour un skieur, lerôle du remonte-pente est essentiel. Il lui permet de s'élever. des skieurs

comment peut on mesurer une dénivellation avec quel appareil?

Pour mesurer la dénivellation

B

H

INT

3

On cherche la différence de niveau entre le haut et le bas de la station. Pour mesurer le niveau haut et le niveau bas de la station on utilisera un altimètre on

fera ces les mesures en ces deux points : haut (H) et bas (B)

1. Pour mesurer la dénivellation entre les deux points H et B il faut mesurer lahauteur au point B ensuite au point H.

2. faire la différenceOn aura ainsi la dénivellation.

On a des appareils qui le font automatiquement.

Mesure de l’altitude en bas de lastation : 1450 m

Mesure de l’altitude en haut de lastation : 1850 m

Différence 1850 – 1450= 400

Dénivellation : 400m

4

B

INT

H

Dénivellation entre et

Dénivellation entre et

Dénivellation entre et

→ Dans le dernier cas pour la même dénivellation on a des chemins

de longueurs différentes donc des pentes différentes et donc desdifficultés différentes.

1850 -1450 = 400B H

H INT 1650 -1450 = 200

1650 -1450 = 200INT B

5

Il y a une dénivellation entre le point aet le point b : H1

S’il y a une dénivellation l’eau peut donccouler entre ces deux points.

De même entre les points b et c : H2 etles points c et d : H3 et H4

Remarques : H = H1 + H2

H3 = H4

Il y a un remonte pente pour l’eau de larivière qui part de a point haut pourarriver au point d point bas c’est lecy……. de l’e…

On peut employer le même système demesure que précédemment pourmesurer la dénivellation entre lesdifférents points.

Deuxième exemplela rivière- dénivellation- pente- Mesures

H1

H

H2

H3 H4

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Dans les analogies précédentes pour avoir un courant il faut une dénivellation etune pente qui permettra d’avoir un courant d’eau ou de skieurs.En électricité il faudra avoir une dénivellation d’un autre type pour avoir un courant.Si il a un courant, il y a une dénivellation on va dire électrique.Aux bornes du générateur, comme aux bornes du téléphérique ou de la rivièreil doit y avoir toujours une dénivellation.On mesurera cette dénivellation avec un autre type aussi d’altimètre.

7

La tension.Il existe une différence de «niveau électrique » donc une dénivellation que l’onappellera, tension, entre l'entrée et la sortie d'un dipôle, quand le courant y circule. Ellese notera U

U est la dénivellation entre le haut est le bas du circuit flèches

U1 est la dénivellation aux bornes de la première lampe

U2 est la dénivellation aux bornes du moteur

U3 est la dénivellation aux bornes de la lampe à droite après le point deséparation

U4 est la dénivellation aux bornes de la lampe à gauche après le point deséparation

8

La dénivellation entre deux points que l’on appelle tension électrique semesure avec cet appareil que l’on appelle multimètre

Le multimètre sera en position voltmètre

+ -

9

Utilisation du multimètre en volmètreComment mesurer une tension aux bornes d'un dipôle, ou entre deux points A et B d'uncircuit électrique ?

1. Placer le curseur dans la zone « V =» sur le plus grand calibre (ici 600).2. Placer un fil noir à la borne COM du multimètre.3. Placer un fil rouge à la borne V du multimètre.

Remarque

Toujours brancher le voltmètre en dérivation entre deux points d’un circuits

4. Pour prendre la tension aux bornes d’un dipôle A et B (A étant dirigé vers la bornepositive du générateur) connecter le point A à la borne V et le point B à la borneCOM.

Remarque

La borne V sera toujours dirigée vers la borne positive du générateur la borne COM vers la borne négative, il faut que le courant entre par la borne V5. Vérifier que le circuit est fermé.6. Positionner Le curseur sur le meilleur calibre pour cette tension.7. Lire la mesure.

La tension U entre A et B s'affichera en volts (V).

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Les symboles normalisés du multimètre1) Le voltmètre.Le voltmètre est représenté par un V dans un cercle. Le V correspond à l'unité de la tensionélectrique (volt). On peut représenter la tension mesurée par une flèche au-dessus du cercle,surmontée de la lettre U. Cette flèche est orientée de la borne COM vers la borne V duvoltmètre.

?

U

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Schéma de montage voltmètre circuit série et dérivation

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► L'intensité du courant et la tension sont deux grandeursélectriques, qui peuvent donc être mesurées.

► Pour les mesurer, on utilise un appareil appelémultimètre, qui a plusieurs fonctions.

► Utilisé en voltmètre, le multimètre mesure la tension,exprimée en volts.

► Il est branché en dérivation aux bornes du dipôle étudié,ou entre deux points du circuit.

► Utilisé en ampèremètre, le multimètre mesure l'intensitédu courant, exprimée en ampères. Il est branché en sérieen un point du circuit.

Mots nouveaux► Tension électrique: grandeur électrique mesurée entre

deux points d'un circuit (en particulier aux bornes d'undipôle) et exprimée en volts (V).

► Multimètre: appareil de mesure qui permet de mesurerdes tensions et des intensités.

► Intensité du courant électrique: grandeur électriquemesurée en un point d'un circuit et exprimée en ampères(A).

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PREPARATION TPMesure de la tensionélectrique

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Mesure de la tension électrique3. L'unité

La tension électrique, notée U, s'exprime en volt (symbole V).On utilise parfois un sous-multiple du volt appelé millivolt (symbole mV) : 1 V = 1 000 mV

Dans l'industrie ou pour le transport de l'électricité, on emploie des multiples du volt : le kilovolt (kV) : 1 kV = 1 000 V = 103 V le mégavolt (MV) : 1 MV = 1 000 000 V = 106 V.

4. Le voltmètreLa tension électrique se mesure avec un voltmètre.Il s'agit le plus souvent d'un multimètre employé en mode voltmètreSon symbole est :

V

Un voltmètre possède deux bornes : la borne COM et la borne V

5. La préparation l'appareil de mesure

Pour utiliser un multimètre en mode voltmètre

► on relie un fil électrique noir à la borne COM et un fil électrique rouge àla borne V

► On place le curseur dans la zone « V =» sur le plus grand calibre.

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6. Mesure de la tension aux bornes d'un générateur en circuit ouvert

Comment mesurer une tension aux bornes d'un dipôle, ou entre deux points A et B d'uncircuit électrique ? Placer un fil noir à la borne COM du multimètre. Placer un fil rouge à la borne V du multimètre. Placer le curseur dans la zone « V =» sur le plus grand calibre.

Remarque

Toujours brancher le voltmètre en dérivation entre deux points d’un circuit

Vérifier que le circuit est fermé. Positionner Le curseur sur le meilleur calibre pour cette tension. Lire la mesure.

La tension U entre A et B s'affichera en volts (V).

La borne V sera toujours dirigée vers la borne positive du générateur

la borne COM vers la borne négative

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17

TP 1 2007 électricité Document7. Le générateur utilisé est une pile en état de fonctionnement.

► Préparer le multimètre en voltmètre1. Utilisation du multimètre en voltmètre

Un multimètre a plusieurs fonctions.L'une d'elles permet de mesurer une tension électrique. L'appareil fonctionnealors en voltmètre.Les calibres du voltmètre

Les calibres du voltmètre sont les différentes valeurs du secteur V—.

Chaque calibre est la tension maximale qui peut être mesurée pour la positionchoisie du sélecteur.Attention : si la tension mesurée est supérieure au calibre utilisé, lemultimètre est endommagé.

Pour une première mesure on commence donc par le calibre le plusélevé. Si cela est possible, on effectue une autre mesure car, plus la valeur de latension mesurée est proche de la valeur du calibre utilisé, plus la mesure estprécise.

Pour une deuxième mesure, on choisit le calibre immédiatement supérieur àla valeur trouvée avec le plus grand calibre.

2. Branchement

1. Réaliser le circuit sur lequel on effectue les mesures.

2. Placer le sélecteur du multimètre sur la valeur la plus élevée du secteur

V—.3. Brancher le voltmètre en dérivation entre les bornes du dipôle :

4. Connecter la borne V du voltmètre à la borne du dipôle par laquelle lecourant rentre

5. Connecter la borne COM du voltmètre à la borne du dipôle par laquellele courant sort.

6. Faites vérifier3. Mesure

7. Noter la valeur de la tension. Un point entre deux chiffres représenteune virgule.

8. Choisir le calibre immédiatement supérieur à la valeur précédente etrefaire la mesure si nécessaire.

9. Noter le résultat définitif.

10.Ne pas oublier de noter l'unité et d'arrondir le dernier chiffre sanssignification, compte tenu de la précision de l'appareil.

Le multimètre, avec le sélecteur placé dans la zone «V—.» sur le calibre le mieux adaptéqui est : …, nous indique la tension électrique existant entre les bornes de la pile:U = …..V.

► Inversons le branchement de la pile aux bornes du multimètre.

Le voltmètre affiche un signe négatif on lit : U = … V.

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Mesure de la tension électrique en circuit ouvert puis fermé

Soit un circuit électrique comportant en série un générateur, une lampe et uninterrupteur

Placer sur le schéma électrique les autres voltmètres aux dipôles restant

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1) A Mesures en circuit ouvert

Un circuit électrique comporte en série un générateur, une lampe et un interrupteur ouvert : iln'y a pas de circulation de courant dans le circuit.Mesurons, à l'aide d'un voltmètre, la tension aux bornes des éléments du circuit et reportonsles résultats dans un tableau

Elément du circuit Tension électriquemesurée (V)

Générateur

Lampe

Interrupteur

Fil de connexion

La tension entre les bornes d'une lampe est nulleLa tension entre les bornes du générateur est égale à la tension entre les bornes del'interrupteur ouvert

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1) B Fermons l'interrupteur : le courant électrique circule

Effectuons à nouveau les mesures de tension électrique. Les résultats sont reportés dans unnouveau tableauLa lampe étant allumée elle est donc parcourue par un courant électrique. Il existe une tensionentre les bornes de la lampe.

Elément du circuit Tension électriquemesurée (V)

Générateur

Lampe

Interrupteur

Fil de connexion

Dans ce circuit la tension aux bornes de la lampe est égale à la tension entre les bornesdu générateur.la tension est nulle entre les bornes de l'interrupteur fermé où entre les extrémités d'unfil de connexion bien qu'un courant y circule.

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TP. n°2 :

Schéma du circuit à étudier :Représente ci-dessous le schéma d'un circuit série composé d'un générateur de tensioncontinue, de 2 lampes et d'un interrupteur ouvert (le générateur sera relié à une des lampes parun fil de connexion noté AB) .Complète ce schéma en y ajoutant 5 voltmètres permettant de mesurer la tension aux bornesdu générateur, aux bornes de chacune des 2 lampes, aux bornes de l'interrupteur et aux bornesdu fil de connexion.Fais contrôler par le professeur.

Réalisation du circuit : Réalise ce circuit, prépare le voltmètre sur le calibre 20 V et faiscontrôler par le professeur.

Mesures :Effectue les mesures et complète les tableaux suivants :

interrupteur fermé interrupteur ouvert

Dipôle Valeur de latension (V)

GénérateurLampe L1

Lampe L2

InterrupteurFil AB

4. Conclusions : La tension entre les bornes d'un interrupteur fermé ou entre les bornes d'un fil de connexionest ________________. Par contre, la tension entre les bornes d'une lampe en fonctionnementn'est pas __________________. La tension entre les bornes d'un interrupteur ouvert n'est pas__________

Dans le cas où l'interrupteur est fermé, essaie d'additionner les tensions mesurées auxbornes des 2 lampes ; aux bornes de l'interrupteur et aux bornes du fil AB, compare avec lavaleur de la tension aux bornes du générateur et énonceLoi d'additivité des tensions dans un circuit en série____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Mesures de tensions dans un circuit série.Loi d'additivité des tensions

Dipôle Valeur de latension (V)

GénérateurLampe L1

Lampe L2

InterrupteurFil AB

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TP. n°3 :

Schéma du circuit à étudier :Représente ci-dessous le schéma d'un circuit composé d'un générateur de tension continue etde 2 lampes montées en dérivation.Complète ce schéma en y plaçant 3 voltmètres permettant de mesurer la tension aux bornes dugénérateur et aux bornes de chacune des 2 lampes.Fais contrôler par le professeur.

Réalisation du circuit : Réalise ce circuit , prépare le voltmètre sur le calibre 20 V et fais

contrôler par le professeur.

Mesures : Effectue les mesures et complète le

tableau suivant :

DipôleValeur de la tension (V)

Générateur

Lampe LI

Lampe L2

Conclusion Compare les valeurs que tu as obtenues et énonce la loi vérifiée par la tensiondans un circuit en dérivation :____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Mesures de tensions dans un circuit en dérivation

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La tension électrique dans un circuit en série

Loi d'additivité des tensionsUn circuit comprend en série un générateur, un interrupteur fermé et deux lampes L1 et L2

Plaçons successivement un voltmètre dans les positions V, V1 et V2 afin de mesurer lesvaleurs des tensions électriques que nous noterons :

► U entre les bornes de l'ensemble des deux lampes (entre les points C et D) ;► U1 aux bornes de L1 ;► U2 aux bornes de L2

Compte tenu des incertitudes de mesure et sachant que la tension entre les bornes F et G du filde connexion reliant les Lampes est presque nulle on en déduit que :

U = U1+U2.

La tension aux bornes d'une portion de circuit formée de dipôles en série est égale à lasomme des tensions aux bornes de chacun des dipôles.

Les tensions entre les points P et C puis entre D et N étant aussi presque nulles, la tension Uest aussi celle existant entre les bornes du générateur. On peut donc écrire :

Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme destensions aux bornes des autres dipôles du circuit.

P + - N

U2U1

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► La tension aux bornes d'uneportion de circuit formée dedipôles en série est égale à lasomme des tensions aux bornesde chacun des dipôles

► Dans un circuit en série, latension aux bornes du générateurest égale à la somme des tensionsaux bornes des autres dipôles ducircuit.

► La tension aux bornes d'uneportion de circuit en série nedépend pas de l'ordre des dipôlesassociés en série.

Ajoutons une Lampe en série dans lecircuit et mesurons les tensions àquatre endroits différentsOn observe encore que :U' = U'1 + U'2 + U'3, aux incertitudes demesure près.En modifiant la structure du circuitélectrique en série, on constate que lesvaleurs des tensions aux bornes desdipôles changent mais que la loidemeure.

La loi d'additivité des tensions est toujours

vérifiée.

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A savoir

Les lois de La tension dans un circuit en boucle simple► La tension aux bornes d'une portion de circuit formée de dipôles en série est

égale à la somme des tensions aux bornes de chacun des dipôles► Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme

des tensions aux bornes des autres dipôles du circuit.► La tension aux bornes d'une portion de circuit en série ne dépend pas de l'ordre

des dipôles associés en série.Pour un circuit composé d'un générateur G et des dipôles D1, D2, D3 ……… montés en série:

UG = UD1 + UD2 + UD3 +……….

Les lois de la tension dans un circuit avec dérivations

► Dans un circuit avec dérivations, la tension aux bornes de la branche principaleest égale à la tension aux bornes de chaque branche dérivée : on parle de loid'unicité de la tension.

► La Loi d'unicité des tensions dans un circuit comprenant des dérivations esttoujours vérifiée.

Pour un circuit composé d'un générateur G et des dipôles D1, D2, D3 …montés en dérivation:

UG = UD1 = UD2 = UD3 = ……….

Soit un circuit électrique comprend ungénérateur, un interrupteur fermé et deuxlampes différentes branchées en dérivation, onplace un voltmètre dans les positions V, V1 etV2 afin de mesurer les valeurs des tensionsélectriques :On constate que : U1 = U2 = UDans un circuit électrique comportant desdérivations, la tension est la même auxbornes de chaque dipôle monté endérivation.

On remplace les deux lampes parun moteur et une résistanceassociés en dérivation dans lecircuit :On constate que : U = U1 = U2,La Loi d'unicité des tensionsdans un circuit comprenant desdérivations est toujours vérifiée.

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THEME DECONVERGENCE

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L'électrocardiogramme mesures de très faibles tensionsUn électrocardiogramme est l'enregistrement pendant environ cinq minutes de la tension entrele corps du patient et le sol (la terre). On utilise pour cela des électrodes collées à la surface dela peau. On recueille un tracé sur lequel figurent entre autres des pics réguliers, indiquant lesbattements du coeur. Son interprétation reste cependant complexe et requiert une certainehabitude du clinicien.

La tension mesurée donne une indication sur l'activité musculaire du coeur. C'est unexamen rapide, indolore et dénué de tout danger, qui est particulièrement utile pour laprévention de l'infarctus du myocarde.

En 1801, le physicien italien Alessandro Volta (1745-1827) donne à Paris une conférence surla pile électrique qu'il a inventée : des rondelles de zinc et de cuivre, séparées par du feutreimbibé d'eau salée. Dans l'auditoire se trouvent des membres de l'Institut et... le Premierconsul, Napoléon Bonaparte, qui, impressionné par la démonstration, comblera d'honneurs lephysicien : en 1810, Volta est nommé comte de l'Empire.Aujourd'hui encore, c'est la communauté scientifique tout entière qui rend hommage à Volta :l'unité internationale de tension électrique porte son nom, c'est le volt.

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1. Combien de temps s'est écoulé entre deux battements du coeur sur cetélectrocardiogramme ?2. Mesure la distance entre le point le plus haut et le point le plus bas. Convertis en millivoltsavec l'échelle. À quoi correspond cette valeur?

1. Quelles marques de reconnaissance a reçues Volta de son vivant et après sa mort ?2. Recherche quelques autres unités du système international (SI) et l'origine de leur nom.

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EXERCICES

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Mesurer la tension électriquea. Quel appareil utilise-t-on pour mesurer la tension électrique ?b. Comment branche-t-on cet appareil dans un circuit?

Connaître une unité de mesurea. Quelle est l'unité de mesure de la tension électrique ?b. Quel est son symbole ?c. Pour les tensions électriques élevées, on utilise parfois des multiples de cette unité :

lesquels ? Quels sont leurs symboles ?

Brancher un voltmètrea. Schématisez un circuit comportant un générateur, un moteur, un interrupteur fermé et unvoltmètre aux bornes du moteur.b. Indiquez les bornes V et COM du voltmètre.

ConvertirRecopiez et complétez les égalités suivantes :a. 1,2 V = .... mV b. 834 mV = .... Vc. 0,005 V = .... mV d. 36 mV = .... Ve.2 500 V = .... kV f.55 000 V = .... kVg. 0,9 kV = .... V h. 3 MV = .... V

Trouver le bon schéma1. On veut mesurer la tension électrique aux bornes d'un moteur.2. Sur quel schéma l'appareil de mesure est-il correctement branché ?

a. Reproduisez le schémareprésenté ci-contre etindiquez les bornes V etCOM du voltmètre pourmesurer une tensionpositive.b. On ouvre l'interrupteur.Qu'indique le voltmètre ?

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Corriger les schémas1. Parmi les quatre schémas ci-dessous, dans le(s)-quel(s) le branchement du voltmètre

est incorrect?2. Dans lequel le branchement du voltmètre est-il incorrect pour mesurer une tension

positive ?3. Recopiez et corrigez le schéma incorrect relatif à la question b.

Comparer le comportement d'une diode et celui d'un interrupteurArthur réalise un circuit électrique comprenant en série une pile, une DEL et sa résistance deprotection. La DEL brille.a. Schématisez le montage.b. Il veut mesurer la tension entre les bornes de la DEL. Complétez le schéma et indiquez-yles bornes du voltmètre.c. Il inverse le sens de la DEL.

A. Que se passe-t-il?B. Comment se comporte la DEL?C. La tension affichée est-elle nulle ?D. À quelle tension est-elle égale ?

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En observant ces skieurs effectuant un parcours le long d'une piste de ski, on peutcomprendre le rôle du générateur dans un circuit électrique et ce que représentent lesgrandeurs fondamentales en électricité, la tension et l'intensité.

Sur la piste, les skieurs se déplacent du haut du télésiège vers le bas du télésiège, comme le

courant électrique qui va du pôle + au pôle - du générateur.

Si la piste de ski est interdite d'accès, combien de skieurs passent sous la banderole ?► Par analogie, que vaut l'intensité du courant électrique si l'interrupteur est ouvert ?► En utilisant l'analogie, essaie de trouver une situation correspondant à une tensionpratiquement nulle et à une intensité non nulle.► Pourquoi parle-t-on d'une tension entre deux points d'un circuit et d'une intensité ducourant en un point du circuit

Mesure de l'intensité

L'unité L'intensité d'un courant électrique, notée I, s'exprime en ampère (symbole A). Dans la vie courante, en particulier en électronique, on utilise fréquemment un sous-

multiple de l'ampère : Le milliampère (mA) tel que 1 A = 1 000 mA = 103 mA.

Dans l'industrie, on emploie également un multiple : Le kiloampère (kA) tel que 1 kA = 1 000 A = 103 A.

Les skieurs : ils descendent et remontentsans arrêt. Leur parcours forme une bouclefermée, comme dans un circuit électriqueoù le courant ne peut circuler que si lecircuit est fermé.

L'intensité du courant électrique en unpoint du circuit électrique correspondraitsur ce schéma au nombre de skieurs quipassent sous la banderole en un tempsdonné (débit de skieurs).

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L'ampèremètreUtiliser un multimètre pour mesurer une intensité

1. Sélectionner la fonction «AMPÈREMÈTRE EN COURANT CONTINU ».Tourner le sélecteur de fonctions et prendre certaines précautions.En fonction «ampèremètre», le multimètre se branche en série ; il doit donc se comportercomme un bon conducteur.

2. Sélectionner le calibre le plus grand.– Le calibre est l'intensité maximale que peut mesurer l’ampèremètre.– Quand on ne connaît pas l'ordre de grandeur de l'intensité, on commence par utiliser lecalibre le plus grand, ici 10A.

3. Repérer les bornes «ampèremètre» du multimètre.– Le courant doit sortir de l'appareil par la borne COM (-).– La borne 10 A est à utiliser avec le calibre 10 A.– Sinon, on utilise la borne mA.

4. Intercaler l’ampèremètre en série dans le circuit.

A

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Repérer le sens du courant dans le circuit. Respecter le sens de branchement : le cou-rant doit entrer dans l'appareil par la borne 10A et en ressortir par la borne COM.

5. Actionner l'interrupteur du multimètre et lire la valeur mesurée.Sur certains multimètres, le sélecteur permet aussi la mise en marche.

6. Rechercher le calibre le mieux adapté à la mesure.– Si l'intensité mesurée est inférieure à 0,2 A, sélectionner le calibre 200 mA et utiliser laborne d'entrée mA au lieu de la borne 10 A.– Si le signe «-1 » apparaît, cela signifie que le calibre choisi est trop petit. Le multimètrerisque d'être détérioré.

Utiliser le multimètre en AMPÈREMÈTR E

Branchement EN S ÉRIE

Mise en fonctionnement de l'appareil

Quelle position choisir pour le sélecteur de fonction ( bouton 2 ) ?

Ordre de grandeur de l'intensité mesurée

I < 0,2mA 0,2mA < I < 0,2A 0,2A < I < 10A inconnue

bouton 2 sur A bouton 2 sur 10Abouton 2 sur mA bouton 2 sur 10A

calibre 10Acalibre 200mA calibre 10Acalibre 200

Quelles bornes utiliserpour introduire l'appareil dans le circuit ?

Comment brancher l'appareil ?

Autres calibres

Le courant traverse l'appareil dans le

sens qui va de la borne vers la

COMVA

borne

calibre 10A

10A

COM

Le courant traverse l'appareil dans le

sens qui va de la borne vers la

borne

Fermer le circuit et effectuer la mesure d'intensité

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Acquérir une compétence

Apprends à mesurer une intensitéOn monte en série une pile, une lampe et une résistance Bien que ces dipôles fonctionnentcorrectement, la lampe reste éteinte. Comment dois-tu procéder pour vérifier, avec unmultimètre, qu'un courant circule dans la lampe ?

Comment faire1. Débranche un fil de connexion au niveau de la lampe, par exemple au point C, relié à laborne – de la pile.

2. Prépare le multimètre en plaçant le sélecteur sur 20 A et en branchant le fil sur la borneCOM du multimètre.

3. Branche un autre fil sur la borne libre de la lampe et sur la borne 20 A du multimètre.

4. Procède ensuite comme sur la fiche technique expérimentale pour que la lampe brillenormalement.

5. Rédige la conclusion de l'expérience et commente-la.

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EXERCICES

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QCM (Une bonne réponse par question.)a. L'unité de mesure de l'intensité du courant électrique est :

1. le volt 2. le watt 3. le mètre 4. L’ampèreb. Dans un circuit électrique, un ampèremètre se branche :

1. en série 2. en dérivation 3. en dehors du circuit 4. Aux bornes dugénérateurc. 1 A est égal à :1. 0,001 mA 2. 1 mA 3. 1 000 mA 4. 100 mAd. Les deux bornes de branchement d'un multimètre utilisé en ampèremètre sont :

1.A et COM 2.A et mA 3.V et COM 4.V et Ae. Par rapport à l'intensité à mesurer, le calibre d'un ampèremètre doit être :

1. inférieur 2. supérieur 3. égal 4. le plus grand possible

Mesurer l'intensité d'un courant électriquea. Quel appareil utilise-t-on pour mesurer l'intensité d'un courant électrique ?b. Comment branche-t-on cet appareil dans un circuit ?

Connaître une unité de mesurea. Quelle est l'unité de mesure de l'intensité d'un courant électrique ?b. Quel est son symbole ?c. Pour les courants électriques de faible intensité, on utilise parfois un sous-multiple decette unité : lequel ? Quel est son symbole ?

Brancher un ampèremètrea. Schématisez un circuit comportant un générateur, une lampe, un interrupteur fermé et unampèremètre.b. Indiquez le sens du courant.c. Indiquez les bornes A et COM de L'ampèremètre.

ConvertirRecopiez et complétez les égalités suivantesa. 0,17A=... mA b. 1,113A=... mAc. 0,02A=... mA d. 5 mA = ... Ae. 4850 mA=... A f. 96 mA=... Ag. 1,7 kA = ... A h. 2650A=... kACompléter un schémaa. Sur le schéma représenté ci-contre, indiquez le sens du courant.Indiquez les bornes A et COM de l'ampèremètreOn ouvre l'interrupteur. Qu'indique l'ampèremètre ?Choisir te bon calibreUn ampèremètre possède les calibres 2 mA, 20 mA, 200 mA et 10 A.Choisissez parmi ces calibres lequel est le plus adapté pour mesurer des intensités de :a. 22 mA b. 250 mA c. 5 mA d. 0,1 A.

Corriger les schémasa.Parmi les quatre schémas ci-dessous, lesquels sont faux ?b.Lequel est incorrect pour mesurer une intensité positive ?c.Recopiez et corrigez les schémas incorrects.

39

Choisir un calibreArno branche un ampèremètre en série dans un circuit pour mesurer l'intensité du courantélectrique. a. Arno doit-il sélectionner le plus petit ou le plus grand calibre avant d'effectuer samesure ? Pourquoi ?b. Sur le calibre 20 A, l'ampèremètre affiche : 0.14 Quelle est la valeur de l'intensité ducourant électrique mesurée ?c. Parmi les calibres suivants : 20 A, 200 mA, 20 mA, 2 mA, lequel doit-il choisir pourmesurer l'intensité du courant électrique avec plus de précision ?

Prévoir un changement de calibreCharles réalise un montage comprenant un générateur, une Lampe et un ampèremètrepossédant les calibres 2 mA, 20 mA, 200 mA et 20 A. L'ampèremètre affiche 0.230 sur lecalibre 20 A.a. Quelle est l'intensité du courant en ampère ? en milliampère ?b. Charles rajoute une deuxième lampe en série dans le circuit. L'intensité du courantdiminue: elle vaut maintenant 0,160 A.Sur quel calibre doit-il effectuer la mesure ?

40

L'intensité du courant électrique dans un circuit en série

L'unicité de l'intensité du courant électriqueUn circuit comprend en série un générateur, un interrupteur fermé, deux lampes différentes L1

et L2 et trois ampèremètres A1, A2 et A3

La lampe L1 brille davantage que la lampe L2 : les intensités du courant électrique qui lestraverse sont-elles différentes ?Mesurons l'intensité du courant électrique en ces différents points.On note I1, I2 et I3 les valeurs des intensités mesurées par l'ampèremètre placé aux différentespositions.

Mesure de l’intensitéen ma

I1 I2 I3

Compte tenu des incertitudes de mesures, que peut on déduire entre I1, I2 et I3.

Les lampes sont donc traversées par des courants électriques de même intensité !Pourquoi brillent elles différemment ? Pour la seule raison qu'elles sont différentes !L'influence de l'ordre des dipôles Intervertissons les deux Lampes et mesurons de nouveaul'intensité du courant électrique en plaçant l'ampèremètre dans les trois positions précédentes

Les valeurs des intensités mesurées sont encore les mêmes :Il=I2=I3. On constate que la lampe L1 brille toujours davantage que la lampe L2.

Remplaçons les deux lampes du montage précédent par une DEL et sa « résistance »associée et mesurons de nouveau l'intensité du courant électrique à différents endroitsdu circuit électrique.On place successivement l'ampèremètre dans les positions A1, A2 et A3 afin de mesurer lesintensités

I3

I1

I2

41

Mesure de l’intensitéen ma

I1 I2 I3

Que peut on conclure ?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Et si on ajoute une lampe, la loi est elle encore vérifier ?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Dans un circuit en série, l'intensité du courant électrique est la même danstous les dipôles.

L'ordre des dipôles associés en série n'a pas d'influence sur la valeur del'intensité du courant électrique qui les traverse.

A savoir

Les lois du courant électrique dans un circuit en série

► Dans un circuit en série, l'intensité du courant électrique est la même dans tousles dipôles. on parle de loi d'unicité de l'intensité (dans un circuit de dipôlesmontés en séries).

► L'ordre des dipôles associés en série n'a pas d'influence sur la valeur del'intensité du courant électrique qui les traverse.

► Pour un circuit composé d'un générateur G et des dipôles D1 et D2 en sérieOn a : IG = ID1 = ID2

Rappels cinquièmes :- branche principal- branches dérivées- Nœud

Brancheprincipal

Branchessecondaires

C

Aux points B et C, trois filsélectriques se rejoignent. Lespoints B et C sont appelés desnoeuds.

La branche principale comprenantobligatoirement le générateur

Les deux branches dérivées entre lesdeux noeuds B et C comprenantchacune une lampe (en vert et enbleu).

42

Intensité du courant électrique dans un circuit comportant des dérivations

Réalisons le circuit électrique précédentPlaçons successivement un ampèremètre dans la branche principale (positions A et A') et dansles branches dérivées (positions Al et A2)Relevons les valeurs des intensités dans chaque branche du circuit en appelant :– I et l' les intensités du courant électrique dans la branche principale ; I1 et I2 les intensités des courants électriques dans les branches dérivées.

Comment sont les courants I et l'……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Comparer le courant I et I1 + I2

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Conclusion

Le fait que I = I' montre que dans la branche principale, l'intensité du courant électrique est lamême.Le fait que I = I1 + I2 montre que le courant électrique de la branche principale arrivant aunoeud B se sépare en deux courants électriques d'intensité I1 et I2 qui se rejoignent au noeud Cpour reformer le courant électrique principal d'intensité I.

I I1 I2 I1 + I2

I

I2

I’

43

Caractère universel de la loi

Conclusion…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

I I1 I2 I3 I1 + I2 + I3

Conclusion……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

I I1 I2 I1 + I2

Remplaçons Les deux lampes du montageprécédent par un moteur et une résistanceassociés en dérivation dans le circuit

Mesurons de nouveau l'intensité du courantélectrique dans chaque branche du circuitélectrique en plaçant successivementl'ampèremètre dans les positions A, Al et A2

afin de mesurer les intensités du courantélectrique I, I1 et I2

Ajoutons une lampe en dérivation auxbornes de la branche principale contenantle générateur et l'interrupteur.Mesurons de nouveau l'intensité du courantélectrique dans Les quatre branches ducircuit électrique qui comporte maintenantquatre noeuds : les deux anciens, B et C etles deux nouveaux, D et E

44

…………………………………………………………………………………………………

A savoirLes lois du courant dans un circuit avec dérivations

► Dans un circuit avec dérivations, l'intensité du courant électrique circulant dansla branche principale (contenant le générateur) est égale à la somme desintensités circulant dans les branches dérivées : on parle de toi d'additivité desintensités.

► Pour un circuit composé d'un générateur et des dipôles D1 et D2 en dérivation : Il

et I2 sont les intensités dans les branches contenant respectivement D1 et D2. Lasomme des intensités des courants qui entrent dans un noeud est égale à lasomme des intensités des courants qui en sortent I= ID1 + ID2

45

A savoir

Les lois de La tension dans un circuit en boucle simple► La tension aux bornes d'une portion de circuit formée de dipôles en série est égale

à la somme des tensions aux bornes de chacun des dipôles► Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme

des tensions aux bornes des autres dipôles du circuit.► La tension aux bornes d'une portion de circuit en série ne dépend pas de l'ordre

des dipôles associés en série.Pour un circuit composé d'un générateur G et des dipôles D1, D2, D3 ……… montés en série:

UG = UD1 + UD2 + UD3 +……….

Les lois de la tension dans un circuit avec dérivations

► Dans un circuit avec dérivations, la tension aux bornes de la branche principale estégale à la tension aux bornes de chaque branche dérivée : on parle de loi d'unicitéde la tension.

► La Loi d'unicité des tensions dans un circuit comprenant des dérivations esttoujours vérifiée.

Pour un circuit composé d'un générateur G et des dipôles D1, D2, D3 …montés en dérivation:

UG = UD1 = UD2 = UD3 = ……….

Les lois du courant électrique dans un circuit en série

► Dans un circuit en série, l'intensité du courant électrique est la même dans tous lesdipôles. on parle de loi d'unicité de l'intensité (dans un circuit de dipôles montés enséries).

► L'ordre des dipôles associés en série n'a pas d'influence sur la valeur de l'intensitédu courant électrique qui les traverse.

► Pour un circuit composé d'un générateur G et des dipôles D1 et D2 en sérieOn a : IG = ID1 = ID2

Les lois du courant dans un circuit avec dérivations► Dans un circuit avec dérivations, l'intensité du courant électrique circulant dans la

branche principale (contenant le générateur) est égale à la somme des intensitéscirculant dans les branches dérivées : on parle de toi d'additivité des intensités.

► Pour un circuit composé d'un générateur et des dipôles D1 et D2 en dérivation : Il

et I2 sont les intensités dans les branches contenant respectivement D1 et D2. Lasomme des intensités des courants qui entrent dans un noeud est égale à la sommedes intensités des courants qui en sortent I= ID1 + ID2

46

47

EXERCICES

48

QCM (Une bonne réponse par question.)a. En tout point d'un circuit en série alimenté par un générateur, l'intensité du courantélectrique est :

1. toujours nulle 2. la même 3. différente 4. toujours grande

b. Dans un circuit comportant des dérivations, la relation qui existe entre l'intensité I1 ducourant électrique dans la branche principale et les intensités I2 et I3 des courants électriquesdans les branches dérivées est :

1. I1 = I2 = I3 2. I1 + I2 = I3 3. I2 = I1 + I3 4. I1 = I2 + I3

c. Dans un circuit en série, si on ajoute un dipôle, l'intensité du courant électrique est :1. la même 2. plus grande 3. plus petite 4. nulle

d. Dans un circuit comportant des dérivations, si on ajoute une branche dérivéesupplémentaire comportant un dipôle, l'intensité du courant électrique dans la brancheprincipale est :

1. la même 2. plus grande 3. plus petite 4. nulle

e. Si on modifie l'ordre des dipôles dans un circuit en série, l'intensité du courant électrique :1 augmente 2 reste identique 3. diminue 4. devient nulle

Énoncer les loisRecopiez et complétez les phrases ci-dessous en utilisant la banque de mots ci-après.La somme / l'ordre / principale / la même / dérivées.a.Dans un circuit en série, l'intensité du courant électrique est…… en tout point du circuit,quelque soit… …. des éléments du circuit.b. Dans un circuit comportant des dérivations, l'intensité du courant électrique dans labranche ……. est égale à….. … des intensités des courants électriques dans les branches

Identifier les branches et les nœuds

a. Recopiez le schéma représenté ci-dessus et coloriez en rouge la branche principale et envert les branches dérivées.b. Indiquez le sens du courant électrique dans .es branches.c.Indiquez les noeuds sur le schéma.

Utiliser la loi d'unicitéDans le circuit schématisé ci-contre, l'intensité du courant électrique qui sort du générateur estégale à 0,4 A.a.Quelle est l'intensité du courant électrique qui traverse chaque lampe ?b.Énoncez la loi employée.

Trouver une intensitéOn réalise le circuit schématisé ci-dessous. L'ampèremètre Al indique 250 mA etl'ampèremètre A2 indique 0,12 A.a.Calculez la valeur de l'intensité du courant électrique délivré par le générateur.b. Énoncez la loi employée.

49

Utiliser la toi d'additivité des intensitésRecopiez Le schéma ci-dessous en ajoutant des ampèremètres permettant de mesurer lesintensités I, I1 et I2.Les valeurs mesurées pour I et I1 sont respectivement 0,32 A et 0,18 A.Quelle est la valeur de l'intensité I2 du courant électrique qui traverse la « résistance » ?

Compléter un tableau

En observant le circuit électrique ci-dessous, complétez le tableau en indiquant les valeursd'intensités manquantes.

I I1 I2

K1 ouvertK2 fermé

K1 ouvertK2 fermé

190 mA

K1 ouvertK2 fermé

230 mA 0.12 A

I

50

Utiliser la loi des noeuds

Sur le circuit ci-après, les deux lampes sont identiques. L'ampèremètre A indique uneintensité I = 0,2 A.

1. Quelles sont les intensités I1 et I2 des courants électriques qui traversent chacune desdeux lampes ?

2. On ouvre l'interrupteur K. Que devient l'intensité du courant électrique qui traverseL1

3. Comparez les intensités I et I2.4. Quelle intensité (I ou I2) a varié par rapport au montage initial ?5. On ferme à nouveau l'interrupteur K et on ajoute une troisième lampe identique, en

dérivation avec L1 et L2.6. Calculez l'intensité I du courant électrique dans la branche principale.7. En comparant La valeur trouvée avec celle de la question 1, que constatez-vous ?

Rectifier : vrai ou fauxToutes les lampes du circuit schématisé ci-dessous sont identiques.L'ampèremètre A indique une intensité valant 0,3 AParmi ces affirmations, certaines sont fausses. Lesquelles ? Corrigez-les en justifiant.a. L'intensité du courant électrique qui traverse L5 supérieure à 0,3 A.b. La lampe L4 brille davantage que la lampe L5.c. Les Lampes L2 et L3 brillent de la même façon,d. La lampe L5 brille moins que la lampe L1.e. L'intensité du courant qui traverse L1 est égale la somme des intensités des courants quitraverse-: L4 et L5.f. L'intensité du courant qui traverse la lampe vaut 0,3 A.

51

Écris la relation mathématique reliant les tensions U1, U2, U3 et U4.

On mesure une tension de 4V aux bornes du générateur.1.Quelle est la tension aux bornes du moteur?2.Quelle est la tension aux bornes de la lampe L1 ?3.La tension aux bornes de L2 est 3 V. Quelle est la tension aux bornes de L3?Correction

1.On sait que, dans un circuit en dérivation, la tension aux bornes de la branche principale estégale à la tension aux bornes de chaque branche dérivée : le moteur est le seul dipôlerécepteur de la 2e dérivation, on peut donc en déduire que la tension à ses bornes est égale àcelle du générateur, soit 4 V.2.L1 est le seul dipôle récepteur de la 1re dérivation, on peut donc en déduire que la tension àses bornes est égale à celle du générateur, soit 4 V.3.La 3e dérivation contient deux lampes associées en série : la somme de leur tension est égaleà la tension aux bornes du générateur: UL2 + UL3 = 4 V.La tension aux bornes de L3 est donc égale à : 4 - 3 = 1 V.

U1 U4

52

Sur ce schéma, les symboles de multimètres ont été effacés. Peux-tu compléter ? Justifie tesréponses.

1.Dans quelle branche du circuit l'ampèremètre mesure-t-il l'intensité du courant?2.Où faudrait-il mettre l'ampèremètre pour mesurer l'intensité du courant sortant de la lampeL1 ?3.Refais le schéma et place l'ampèremètre dans la bonne position.

Skier parallèle ou en dérivation (1)1.Rédige une phrase expliquant la loi des tensions dans un circuit avec dérivations.2.Dans l'analogie proposée p. 90, la tension est représentée par la dénivellation de la piste deski et chaque branche représente une piste.a.Dessine ces deux pistes et le remonte-pente.b. Vérifie que ce dessin respecte la loi des tensions dans un circuit avec dérivations.Skier parallèle ou en dérivation (2)1.Exprime la loi des intensités dans un circuit avec dérivations, en utilisant I pour la brancheprincipale, It pour la ire branche dérivée et I2 pour la 2e.2.Dans l'analogie proposée p. 90, l'intensité du courant électrique est représentée par le débitde skieurs.a.À quoi correspondent la branche principale et les branches dérivées ?b. Ce modèle vérifie-t-il la loi des intensités dans un circuit avec dérivations ?

53

Un schéma plus simple qu'il n'y paraîtVoici le schéma électrique d'un jouet :

Pile 1 Pile 2 Pile 3

1.Dans le cas où les interrupteurs sont dans cette position, peux-tu déterminer si les deuxmoteurs tournent ?2.La tension aux bornes de chaque pile vaut 1,5 V. Sachant que les moteurs sontidentiques, quelle est la tension aux bornes de chaque moteur? Justifie ta réponse.3.Dans le cas où K1 et K2 sont positionnés vers le haut, quel moteur tourne ? Quelle estla tension aux bornes de chaque moteur?Quelle est la différence entre ces deux positions ?

54

Notion de résistance d'un conducteur.Réalisons les deux circuits électriques ci-dessous, avec les mêmes composants. Dans lepremier intercalons un fil de cuivre, dans le second, une mine de crayon de même longueur etde même section.Dans le premier circuit, la lampe brille normalement. Dans le second, elle brille moins,l'intensité du courant est plus faible. La mine de crayon laisse donc moins facilement passer lecourant électrique que le fil de cuivre : on dit qu'elle offre plus de résistance au passage ducourant.Les deux conducteurs ayant les mêmes dimensions géométriques, nous attribuerons cettedifférence de comportement à la nature du matériau : le cuivre conduit mieux le courant quele graphite.

55

1. Dans cette comparaison, à quoi correspond la tension U entre les deux bornes du dipôle ? Àquoi correspond l'intensité I du courant qui traverse ce dipôle ?2. Pour deux pistes ayant la même différence d'altitude, de quoi dépend le nombre de skieursfranchissant chaque minute la ligne d'arrivée ?3. Recopie le dessin de la piste de ski, puis dessine une autre piste correspondant à un dipôlede résistance plus petite.4. À quoi peux-tu comparer la résistance d'un dipôle ohmique ?

Un dipôle ohmiqueI représente l’intensité du courant quitraverse ce dipôle ohmique et U latension à ses bornes.

Une piste de skiN représente le débit de skieurs sous labanderole et h la dénivellation entre lesdeux piquets.

56

LA RESISTANCE

I. Etudions ce composant (montages au bureau).1. Observation :

2. Comportement dans un circuit.

…………………….. ……………………… ………………………………………………

A retenir :

Associé en ................ avec une lampe, il ...........................l'éclat de la lampe et ....................du

courant.

Sa place et son sens de branchement dans le circuit ne ...............................................aux

observations.

Parce qu'il " résiste " au passage du courant, ce composant est appelé résistance ( sa valeur se

note R )

II. Déterminons la valeur de différentes résistances.

1°/ Utilisation de l'ohmmètre.Montage pour une mesure : Attention ! la mesure d'une résistance se fait hors

circuit.2°/ Utilisation du code des couleurs.

Compléter les dessins du tableau en reportant les couleurs correspondant à celles desanneaux des

résistances R1, R2 et R3. En utilisant le code des couleurs, déterminer les valeurs de R1,R2 et R3 et

les comparer aux valeurs mesurées au 1°/.

………………………………………………………………………………………………………

Il a une forme cylindrique. Sa représentation symbolique est :

R

R = ..........

Mesurer la valeur de chacune des trois résistances

R1 = ................. ; R2 = ..................... ; R3 = .......................

BA BA AB

57

Déterminer la plage de tolérance dans laquelle se trouve la valeur exacte de chacune des

résistances.III. Influence d'une résistance dans un circuit.

1. Influence sur l'intensité.

c/ Conclusion :

Plus la valeur de la résistance …………….., et plus la valeur de l'intensité

…………...

2. Influence sur la tension.a) montage

b) tableau de mesures.

UPN UAB UCD UAB + UCD

R1

R2

R3

c) Analyse des résultats. Comment varie la tension UPN aux bornes du générateur quand la résistance

augmente ?

a/ montageRéaliser le montage en plaçant successivement R1, R2 et R3.

b/ tableau de mesures.

R ( ) R1 = ............ R2 = .............. R3 = ..............

I (A )

P N

B

A

C

R

6 V

6 V ; 100

- Réalisez le circuit suivant puis mesurez la tension aux

bornes de chacun des dipôles (UPN, UAB et UCD).

- Refaites les mêmes mesures avec R2 puis R3.

- Consignez vos mesures dans le tableau suivant:

6

6 V ; 100

A

Couleurs Valeur () Encadrement

R1

R2

R3

58

………………………………………………………………………………………………

Comment varient les tensions UAB aux bornes du résistor et UCD aux bornes de la

lampe

lorsque la résistance augmente ?

………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………….

Quelle loi retrouve-t-on ?

………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………….

Conclusion.

………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………….

59

60

COMMENT VARIE L' INTENSITE DANS UNE RESISTANCEQUAND ON AUGMENTE LA TENSION APPLIQUEE A SES BORNES ?

LA LOI D'OHM

1. Montage.

2. Tableau de mesures

U (V)

I (mA)

3. Exploitation des résultats

a. Construisez le graphe

- en abscisse, l’intensité ; échelle : ...................... représente ......................

- en ordonnée, la tension ; échelle : ..................... représente .......................

N.B. : Chaque couple de points ( I , U ) sera représenté par un signe +.

b. Observations

Les points obtenus semblent être alignés selon une ........................qui passe

par.............................

En partant de l'origine, tracer la droite qui passe le plus près possible de tous les points.

c. Interprétation

- La tension est .................…………….......... à l’intensité.

- Le coefficient de proportionnalité est égal au rapport .......................

- En choisissant 4 points sur la droite, calculer le rapport U/I après avoir converti I en A.

U (V)

I (A)

U / I

G

P

N

R

- Complétez le schéma avec les symboles desappareils de mesures.

- Tournez le bouton du potentiomètre.

Quelle est la plus grande tension observée ? ...........

Quel calibre choisir ?................................................

Quelle est la plus grande intensité observée ? .........

Quel calibre choisir ? ...........................................

61

Conclusion : ...................................................................................................................................

- Comparons ce rapport à la valeur de la résistance mesurée à l'ohmmètre..

valeur du rapport U/I = ........................ ; valeur de la résistance R = ....................

conclusion :......................................................................................................................................

4. Enoncé de la loi d’Ohm

La tension U aux bornes d' une résistance, ……………….. à l'intensité I du courant qui la parcourt.

Le coefficient de proportionnalité représente ……………..

U = … …

(V) () (A)

62

Evaluation expérimentale en Physique-ChimieSujet n°1

Loi d’Ohm

Objectif : Tracer la caractéristique intensité-tension d’un conducteur ohmique.

Réalisation du montage :- Réalise le montage représenté sur le schéma ci-contre.- Règle l’ampèremètre sur le calibre 200 mA.- Règle le voltmètre sur le calibre 20 V.- Choisis une tension d’alimentation de 6 V.

Mesures :- Fais varier la tension du générateur de O à 9 V (utilise les tensions disponibles du

générateur).- Pour chaque valeur de la tension d’alimentation, mesure la tension aux bornes de la

résistance ainsi que l’intensité du courant qui la traverse.- Complète le tableau suivant (lignes 1 et 2).

Exploitation des mesures :- Convertis en ampère les valeurs de l’intensité (ligne 3 du tableau) : (rappel : 1 A =

1000 mA)- trace le graphique représentant l’intensité en abscisse et la tension en ordonnée.

Abscisse : 1 cm = 0,02 AOrdonnée : 1 cm = 1 V

Questions :1) Calcul le coefficientdirecteur de la droite que tuviens de tracer.………………...……………………………2) Compare cette valeur à larésistance du conducteurohmique que tu as utilisédans le montage.……………...…………………………………….3) Déduis-en une relationmathématique entre latension U aux bornesd’une résistance etl’intensité I du courant quila traverse

Tensiond’alimentation

0 V 3 V 4,5 V 6 V 7,5 V 9 V

U (V)

I (mA)

I (A)

Nom :Prénom :Classe :

Préparation : 10 mnEpreuve : 15 mn

A

V

APPEL

63

NOM : ………………………………… prénom :………………………………classe : …………………..

Loi d’OhmGRILLES D’EVALUATION

I) partie expérimentale

Réalisation du montage

- Branchement de l’ampèremètre. + +

- Choix du calibre de l’ampèremètre. +

- Branchement du voltmètre. + +

- Choix du calibre du voltmètre. +

- Tension d’alimentation du générateur. +

- sens du courant dans le circuit. +

- état de l’interrupteur. +

Mesures

- mesure de la tension. + +

- mesure de l’intensité. + +

Rangement du matériel + +

Note partie expérimentale /15

II) partie théorique

- Conversion 1 point

- Tracé du graphique 1 point

- Questions 3 points

Note partie théorique /5

NOTE GLOBALE : ………. /20

64

Qui a raison ?

Geoffroy ou Nicolas ?Justifiez votre réponse en traçant une courbe qui raconte comment varie la tension auxbornes de la "résistance" se trouvant sur votre table quand l'intensité du courant qui latraverse varie.

Attention il faut au minimum 6 points pour tracer votre courbe.

IntensitéTension

Résistance

Mais non, c'est lecontraire !!!

La tension aux bornes dela "résistance" diminue

quand l'intensité ducourant qui la traverse

augmente ...

(Nicolas)

Plus l'intensité ducourant qui traverse

une "résistance"augmente, plus la

tension entre les deuxbornes de cette"résistance" est

grande.(Geoffroy)

Il y a une relation entrel'intensité du courant quitraverse une "résistance"et la tension qui existe

entre les bornes de cette

"résistance"

65

A vous de trouver :

- la démarche expérimentale- le matériel nécessaire.

N'oubliez pas de soumettre votre projet à votreprofesseur avant de le réaliser !

Quand vous aurez terminé vos mesures vous devrez faire unrapport de vos travaux dans lequel :

- vous indiquerez pourquoi vous avez choisi de réaliser cesmontages ;

- vous schématiserez les différents circuits ;

- vous consignerez les résultats de vos mesures dans un tableau ;

- vous tracerez la courbe demandée ;

- vous répondrez à la question posée.

Danièle JACOB

Collège de Pouilley-les-Vignes

Joker 1

Une intensité se mesure avec unampèremètre.Un ampèremètre mesure un débit decharges électriques.Il doit être traversé par le courant dont onveut mesurer l'intensité.Il se branche donc toujours en série.

Joker 2

Une tension électrique se mesure avecun voltmètre.Un voltmètre mesure une "différenceélectrique" entre deux points du circuit.Il doit être relié à ces deux points.

Il se branche donc toujours endérivation.

Joker 3

Le calibred'un ampèremètre est l'intensitémaximale qu'il peut mesurer sans êtredétérioré.Quand on n'a aucune idée sur la valeur del'intensité mesurée, on choisit le calibre leplus grand.

(Il se choisit par exemple avec le gros boutoncentral sur les multimètres jaunes)

Joker 7

Tracer une courbe représentant commentvarie la tension en fonction del'intensité signifie qu'il faut placer U enordonnée et I en abscisse.

I

U

I

66

Joker 6

Le symbole d'un résistor est :

L'unité de résistance est l'ohm ()

Sur un graphique on doit indiquer :

- les grandeurs mesurées(tension, intensité...)

- l'unité de mesure de ces grandeurs(volts, ampères...)

- l'échelle choisie

Joker 4

Pour modifier l'intensité du couranttraversant un résistor.Réalise les deux montages suivants etmesure l'intensité du courant traversant cesdeux circuits.

Conclusion :

Plus on rajoute de dipôles en série dans uncircuit plus l'intensité du courant traversant cecircuit .............................

Joker 5

Pour modifier la tension aux bornesd'un résistor.

Réalise les deux montages suivants etmesure la tension entre les bornes desdifférents dipôles du circuit (générateur,résistors)

Conclusion :

Dans un circuit série la tension fournie parle générateur......................................................

R1

G

6V -+

R1

G

6V -+

R1

G

6V -+

R1

G

6V -+

R2R1

G

6V -+

R1

G

6V-+

R1

G

6V-+

R1

G

6V-+

R1

G

6V-+

R2R1

G

6V-+

67