G

M

Chapitre I Mesures de l’intensité du courant et de la tension électrique

I] Rappels de 5 ème

Correction des exercices

Ex n°1 : Rappel des symboles électriques

Nom du dipôle Pile Générateur Interrupteur ouvert Interrupteur fermé Fil

Symbole électrique

Nom du dipôle Lampe Moteur Diode DEL Résistance

Symbole électrique

Dipôle : Composant électrique comportant deux bornes.

Ex n°2 : Allumée ou éteinte ?

interrupteurLa lampe ne s’allumera pas car le montage ne contient pas de générateur : le moteur n’est pas un générateur !

Générateur : Dipôle capable de fournir de l’énergie électrique.

Ex n°3 : Le sens du courantReprésente le sens du courant électrique sur chaque schéma

Dans un montage électrique fermé, le courant électrique circule toujours de la borne positive vers la borne négative du générateur.

Dans le montage 1, L1 et L2 sont branchées en série.

Dans le montage 2, L1 et L2 sont branchées en dérivation.

Dans le montage 3, L2 et L3 sont branchées en série et L1 est branchée en dérivation par rapport à L2 et à L3.

Dans le montage 4, L1 et L2 sont branchées en série et L3 est branchée en dérivation par rapport à L1 et à L2.

d) Si L3 grille, seule la boucle bleue est ouverte. L1 et L2 continuent de briller pareillement car la boucle rouge n’est pas ouverte.

Ex n°4 : Série ou dérivation ?Schéma 1 : circuit en boucle simpleSchémas 2, 3 et 4 : circuit avec des dérivations

Une boucle est une partie du montage contenant au minimum le générateur.

Un montage en série ne contient qu’une seule boucle.Deux dipôles sont branchés en série s’ils appartiennent à la même boucle.

Un montage en dérivation contient plusieurs boucles.Deux dipôles sont branchés en dérivation s’ils se situent dans des boucles différentes.

L2

L1L1

L1

L1

L2L2

L2L2

L3

L3

Ex n°5 : Un mélange de montages

a) Les lampes L1 et L2 sont branchées en série car elles appartiennent à la même boucle ( en rouge ).

b) L3 est branchée en dérivation par rapport à L2 et L1 car L3 n’est pas dans la même boucle que L2 et L1.

c) Si L1 grille, L2 s’éteint car la boucle rouge est ouverte mais L3 continue de briller de la même façon car la boucle bleue n’est pas ouverte.

A

L’éclat d’une lampe ne dépend que du nombre de lampes dans la même boucle : plus une boucle contient de lampes, plus leur éclat sera faible.II] Mesure de l’intensité du courant électrique

1. TP

TP n°1 : Mesure de l’intensité I du courant électrique

1) Unité de l’intensité du courant

L’intensité du courant se mesure en ampère (A). 0,17A = 170 mA 1,113A = 1113 mAOn fera des conversions en milliampère ( mA ). 0,02 A = 20 mA 5 mA = 0,005AOn écrira, par exemple, I = 1A = 1000 mA. 4850 mA = 4,85A 96 mA = 0,096A

2) Présentation, description et branchement de l’appareil de mesure Dessin

Nom de l’appareil : ampèremètre Son symbole :

Zone du sélecteur : Zone DCA ou A Calibre à utiliser : 10A

Fils à placer dans les bornes : 1 fil dans COM, 1 fil dans 10A

Type de branchement de l’ampèremètre : en série

Attention particulière

Pour réaliser correctement l’intensité, le courant électrique doit entrer par la borne 10A et sortir par COM. Si on fait l’inverse, la valeur de l’intensité affichée sera négative !

3) Application : Mesure de l’intensité du courant dans un circuit ouvert et fermé ( aide avec fiche méthode )

Buts de ce TP : - Suivre un protocole donné (utiliser un appareil de mesure) - Mesurer (lire une mesure, estimer la précision d’une mesure, optimiser les conditions de mesure) - Associer les unités aux grandeurs correspondantes - Faire un schéma en respectant des conventions

Réalise un montage électrique contenant une pile, 2 lampes de 3,5 V, l’ampèremètre et un interrupteur. On souhaite mesurer l’intensité du courant qui sort de la pile. Schématise le montage et réalise l’expérience.

10A COM

10

DCA ou A

Avec l’interrupteur ouvert Avec l’interrupteur fermé Schéma Résultats

Avec le calibre 10A

I = 0A

Observations des résultats

L’intensité du courant est nulle en circuit ouvert.

Conclusion

Dans une boucle ouverte, aucun courant électrique ne circule. Son intensité vaut 0A.

Schéma Résultats

Avec le calibre 10A

I = =

Le meilleur calibre est 200mA

I meilleur calibre = Observations des résultats

L’intensité du courant n’est pas nulle en circuit fermé.

Conclusion

On mesure toujours une première fois l’intensité du courant avec le calibre 10A. Puis, si le résultat le permet, on mesure une seconde fois cette intensité avec un calibre plus petit que 10A pour obtenir une valeur plus précise.

2. Fiche méthode : mesurer une intensité

Lecture de la fiche méthode : mesurer une intensité

A10A COM

A10A COM

Correction des exercices sur l’intensité du courant électrique

Exercice n°1 : Complète les phrases suivantes sur la feuille

L’intensité du courant électrique se note avec la lettre I. Pour mesurer sa valeur dans un circuit électrique, on doit utiliser un appareil appelé ampèremètre et le brancher en série dans le circuit. Pour cela, nous devons placer un fil électrique dans la borne 10A et un autre dans la borne COM, en faisant bien attention que le courant électrique rentre par la borne 10A et sorte par la borne COM de l’appareil. Puis, nous plaçons le sélecteur central dans la zone marquée DCA ou A .

Exercice n°2 : Convertis dans l’unité demandée

15 mA = 0,015A 0,004 A = 4 mA 2A = 2000 mA 30,4 mA = 0,0304A

Exercice n°3

Fais le circuit d’un montage comprenant une pile, un moteur et une lampe en série. Ajoute à ce circuit un ampèremètre mesurant l’intensité du courant entre la lampe et le moteur. Indique le sens du courant et les bornes de l’ampèremètre.

Exercice n°4

A10A COM

M

Mathias mesure l’intensité du courant dans un circuit. Voici ce qu’affiche l’ampèremètre.

1) Qu’est-ce qui permet de dire qu’il s’est certainement trompé dans le montage ?2) Comment va-t-il rectifier son erreur ?

1) La valeur de l’intensité du courant affichée est négative.

2) Il faut inverser les fils électriques dans les bornes 10A et COM de l’ampèremètre.

Exercice n°5

1) En regardant les bornes utilisées, quelle grandeur mesurent ces deux appareils ?

On mesure l’intensité du courant électrique car le sélecteur est placé dans la zone A .

2) Donne les calibres utilisés pour chaque appareil.

Avec l’ampèremètre A, on utilise le calibre 200m.Avec l’ampèremètre B, on utilise le calibre 2000m.

3) Ecris la valeur de l’intensité du courant mesurée par chaque appareil, sous la forme I = ………

Pour l’ampèremètre A, I = 12,25 mA.Pour l’ampèremètre B, I = 983 mA.

Exercice n°6

A B

12.25 983

AB

0.85172.2

1) Pour chaque ampèremètre, donne les noms des deux bornes utilisées.

Bornes de l’ampèremètre A : mA et COMBornes de l’ampèremètre B : 10A et COM

2) Donne les calibres utilisés pour chaque appareil.

Calibre de l’ampèremètre A : 200mCalibre de l’ampèremètre B : 10A

3) Ecris la valeur de l’intensité du courant mesurée par chaque appareil sous la forme I = …….

Pour l’ampèremètre A, I = 172,2 mA.Pour l’ampèremètre B, I = 0,85A.

4) Pour l’ampèremètre B, cherche quel est le meilleur calibre, appelé calibre adapté.

Pour trouver le meilleur calibre, on convertit le résultat en milliampère.I = 0,85A = 850 mASachant que le meilleur calibre est immédiatement supérieur à 850 mA, cela ne peut être que le calibre 2000 mA.

Exercice n°7

Pauline mesure l’intensité du courant avec trois calibres différents 200 mA, 20 mA et 2mA.

1) Attribue chaque écran de l’ampèremètre à chaque calibre. ( Voir aide )

On voit que la valeur 19,2 mA ou 19,21 mA de l’intensité du courant est proche de 20 mA.L’ampèremètre A affiche 1. donc le calibre est plus petit que 19,2 mA : le calibre de A est 2 mA.19,21 est plus précis que 19,2 donc le calibre de l’ampèremètre C est plus petit que celui de l’ampèremètre B : le calibre de B est 200m, celui de C est 20m.

2) Quelle valeur d’intensité est la plus précise ? Quel était le calibre utilisé ?

19,21 mA est la valeur la plus précise : on a utilisé le calibre immédiatement supérieure à 19,21 mA, soit le calibre 20mA.

3) Pourquoi l’ampèremètre A affiche-t-il 1. ? Est-ce dangereux pour l’appareil ?

Le calibre utilisé lors de la mesure est trop petit : on risque d’endommager l’ampèremètre !

A B C

V

III] Mesure de la tension électrique

1. TP

TP n°2 : Mesure de la tension électrique U aux bornes d’un dipôle

1) Unité de la tension électrique

La tension électrique se mesure en volt ( V ). 0,19V = 190 mV 2,115 V = 2115 mVOn fera des conversions en millivolt ( mV ). 0.04 V = 40 mV 7 mV = 0,007VOn écrira, par exemple, U = 1V = 1000 mV. 4270 mV = 4,27V 85 mV = 0,085V

2) Présentation, description et branchement de l’appareil de mesure Dessin

Nom de l’appareil : voltmètre Son symbole :

Zone du sélecteur : Zone DCV ou V Calibre à utiliser : 20V

Fils à placer dans les bornes : 1 fil dans COM, 1 fil dans V

Type de branchement de l’ampèremètre : en dérivation

Attention particulière

La borne V du voltmètre doit être du même côté que la borne positive du générateur.Si ce n’est pas le cas, la valeur affichée sera négative !

3) Application : Mesure de la tension électrique aux bornes de dipôles isolés

Buts de ce TP : - Suivre un protocole donné (utiliser un appareil de mesure) - Mesurer (lire une mesure, estimer la précision d’une mesure, optimiser les conditions de mesure) - Associer les unités aux grandeurs correspondantes - Faire un schéma en respectant des conventions

Qu’est-ce qu’un dipôle isolé ?

Un dipôle isolé n’est pas branché dans un montage électrique, c'est-à-dire qu’il n’est relié à aucun dipôle.

V COM

20

DCV ou V

Expérience et tableau de mesures

Dipôle Pile Lampe Résistance Interrupteur ouvert

Interrupteur fermé Fil Moteur

Tension mesurée

(V)4,41 0 0 0 0 0 0

Observations des mesures réalisées

Seule la pile possède une tension différente de 0V à ses bornes.

Conclusion : Parmi tous les dipôles isolés, seuls les générateurs ont une tension non nulle à leurs bornes.

Comment peut-on reconnaître les bornes positive et négative d’un générateur sur lequel le plus et le moins auraient été effacés ? Schématise le montage que tu réaliserais et explique.

Schéma

2. Fiche méthode : mesurer la tension électrique

Lecture de la fiche méthode : mesurer une tension électrique

G V

V

COM

On relie le générateur aux bornes V et COM d’un voltmètre.Si la valeur affichée par le voltmètre est négative, alors la borne V du voltmètre est reliée à la borne négative du générateur.

Correction des exercices sur la tension électrique

Exercice n°1

L’unité de la tension électrique est le volt ( V ). La lettre U désigne la tension électrique.L’appareil de mesure qui va mesurer la tension électrique est un voltmètre.Il se branche en dérivation avec le dipôle aux bornes duquel on veut mesurer la tension.Le sélecteur de l’appareil se met dans la zone marquée DCV ou V .Pour faire des mesures correctes, il faut que la borne positive du générateur soit du même côté que la borne V de l’appareil ( si tu fais l’inverse, l’appareil indiquera une valeur négativede la tension ! ).Il faut toujours placer le sélecteur sur le calibre 20V pour faire la 1ère mesure de latension électrique.

Exercice n°2

Schématise un circuit comprenant un générateur, un moteur, un interrupteur fermé, une résistance et un voltmètre aux bornes de la résistance.Indique les bornes positive et négative du générateur ainsi que les bornes du voltmètre.

G

M

V

V

COM

Exercice n°3Fais le schéma du circuit ci-dessous

Exercice n°4

G

V

VCOM

V

VCOM

a) Jeanne a inversé les bornes V et COM du voltmètre car la valeur affichée est négative.

b)

V

V

COM

Exercice n°5

a) Sur le voltmètre ci-dessus, quel indice permet de déduire que cet appareil est un voltmètre ?

Le sélecteur est placé dans la zone V

b) Quel est le calibre utilisé ?

Le calibre utilisé est 200V.

c) Quel serait le calibre le plus adapté ?

Comme la tension est proche de 12V, le calibre immédiatement supérieur à 12V est 20V.20V est le calibre le mieux adapté.

d) Quel calibre risquerait de griller le fusible de l’appareil ? Explique pourquoi

Le calibre 2V risquerait de griller le fusible de l’appareil car celui-ci est plus petit que 12,1V.

Exercice n°6

Un voltmètre possède les calibres 2V, 20V, 200V et 1000V.

Choisissez parmi ces calibres lequel est le plus adapté pour mesurer une tension de :a) 6,5V

Le calibre adapté est 20V car 20V est immédiatement supérieur à 6,5V.

b) 230V

Le calibre adapté est 1000V car 1000V est immédiatement supérieur à 230V.

c) 0,05V

Le calibre adapté est 2V car 2V est immédiatement supérieur à 0,05V.

d) 4000 mV

Le calibre adapté est 20V car 20V est immédiatement supérieur à 4000mV ou 4V.

Un voltmètre possède les calibres 2V, 20V, 200V et 1000V.

Choisissez parmi ces calibres lequel est le plus adapté pour mesurer une tension de :a) 6,5Vb) 230Vc) 0,05Vd) 4000 mV