TP PHYSIQUE CHAP 1

UN CAPTEUR DE TEMPERATURE : LA THERMISTANCE

Objectifs: - Connaître le fonctionnement d'une thermistance (C.T.N).

- Utiliser une thermistance

• Dans un congélateur, un réfrigérateur ou un four, la température doit être régulièrement mesurée

pour la contrôler et éventuellement la réguler. La mesure de la température se fait à l'aide d'un thermomètre.

• Un thermomètre est un objet dont un paramètre physique varie avec la température. On distingue:

- les thermomètres à dilatation: basés sur l'augmentation du volume d'un liquide avec la température (mercure, alcool..

voir photo ci-contre). - les thermomètres électriques (thermistance, circuit intégré, thermocouple ...) : objet de ce TP. - les thermomètres optiques basés sur une relation entre la température et le rayonnement d'un objet

I- ÉTUDE D'UNE THERMISTANCE A COEFFICIENT DE TEMPERATURE NEGATIF (CTN)

1- Etude d'une thermistance CTN

• Avec un thermomètre noter la valeur de la température ambiante de la salle: Tamb = ……….

• Brancher la thermistance sur un ohmmètre et mesurer la résistance RCTN de la thermistance

CTN à la température ambiante. Noter sa valeur.

• Tenir entre les doigts, la thermistance CTN et suivre l'évolution de la résistance de la

thermistance. (Tcorps = 37°C). a) Comment varie la résistance RCTN en fonction de la température ? b) Définir une thermistance CTN.

2- Étalonnage d'une thermistance

• On note RCTN la résistance de la thermistance CTN. Pour étudier la résistance RCTN en fonction

de la température en degré Celsius, notée temp, il faut étalonner le capteur.

• Remplir le fond du ballon avec de l'eau froide sur 3 cm de hauteur.

• Placer le ballon dans le chauffe ballon et le fixer.

- plonger le thermomètre et le capteur CTN dans l'eau du ballon.

- allumer l'ohmmètre et remplir la 1ère

colonne du tableau. - régler le chauffe ballon sur thermostat 6-7.

- relever simultanément RCTN avec l'ohmmètre en Ω et la température temp sur le

thermomètre, jusqu'à 80 °C maximum. A 80°C retirer la CTN et le thermomètre.

.

• Tracer sur papier millimétré le graphe temp =f(RCTN)

a) Comment varie la résistance RCTN en fonction de la température ? b) Justifier alors les termes « coefficient de température négatif ».

II- UTILISATION DE LA THERMISTANCE

• Avec l'ohmmètre branché aux bornes de la thermistance, relever la valeur de la résistance RCTN pour la température ambiante de

la classe. a) En utilisant le graphique, déterminer la température de la classe. Détailler votre méthode. b) Comparer avec la valeur mesurée au départ en calculant l’écart relatif. Conclure.

Écart relatif

L’écart relatif entre la valeur théorique et le résultat expérimental peut être calculé par la formule suivante (le résultat étant exprimé

sous la forme de pourcentage) :

Écart relatif = | - |

On peut considérer ici qu’un écart relatif inférieur à 5 % témoigne d’un bon accord entre expérience et théorie.

MATERIEL ELEVE : thermistance + fils + multimètre + chauffe-ballon, ballon et

potence + thermomètre + eau fraiche

CORRECTION

I- ÉTUDE D'UNE THERMISTANCE A COEFFICIENT DE TEMPERATURE NEGATIF (CTN)

1- Etude d'une thermistance CTN

a) RCTN diminue quand la température augmente. b) Une thermistance est un dipole dont la résistance varie avec la température.

2- Étalonnage d'une thermistance

a) RCTN diminue quand la température augmente. b) « coefficient de température négatif » : température augmente et RCTN diminue. Les deux grandeurs évoluent dans le sens

inverse.

II- UTILISATION DE LA THERMISTANCE

a) Voir graphique : on trouve T = 20,4°C b) Avec le thermomètre on mesure 20,6°C

| |

donc les deux valeurs sont très proches.