TP Physique. N° 08

Grandeurs

électriques.

Enoncé

 

   

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Correction 

Matériel :   

2 multimètres (un jaune et un noir), un générateur,

2 conducteurs ohmiques,

Une lampe (12 V), un interrupteur,

Un conducteur ohmique de résistance R1 = 18 Ω

Un conducteur ohmique de résistance R2 = 47 Ω.

I - But.
II - Rappels et compléments : intensité du courant et tension électrique.
1)- Intensité du courant électrique.
2)- Tension électrique.

3)- Représentation tension-courant.

III - Le multimètre.

IV - Utilisation du multimètre.

V - Montage série.

1)- Dispositif expérimental.

2)- Mesures et exploitation des mesures.

VI - Montage dérivation.

1)- Dispositif expérimental.

2)- Mesures et exploitation des mesures.

VII - Utilisation d'un ohmmètre.

I- But.

-    Apprendre à utiliser un voltmètre, un ampèremètre et un ohmmètre. établir les lois sur les tensions et sur les intensités.

II- Rappels et compléments : intensité du courant et tension électrique.

1)- Intensité du courant électrique.

  Le courant électrique :

Un courant électrique est un déplacement de porteurs de charge électrique,

c’est un débit de porteur de charge.

Dans un métal, le courant électrique est dû

à un mouvement d’ensemble et ordonné des électrons libres.

Dans un électrolyte le courant électrique est dû

à la double migration des ions positifs et négatifs qui se déplacent en sens inverses.

-    Par convention, le courant électrique sort de la borne positive du générateur.

Définition de l’intensité d’un courant électrique :

-    L’intensité d’un courant électrique est le rapport

-    de la quantité d’électricité Q ayant traversé une section s du circuit

-    par la durée Δt.

-    On écrit :

 

I

Q 


Δt

I intensité en ampère A

Q  = n.e charge électrique en coulomb C  

Δt  durée en seconde s

 

-    L’intensité du courant électrique se mesure à l’aide d’un ampèremètre placé en série dans la branche de circuit.

-    L’intensité, notée I s’exprime en ampère de symbole A.

2)- Tension électrique.

-    Il existe une tension électrique entre deux points A et B d’un circuit électrique, si ces deux points ne sont pas dans le même état électrique. 

-   On dit qu’il existe une différence de potentiel entre ces deux points.

-    La tension électrique entre les deux points A et B d’un circuit électrique se note : UAB.

-    La tension électrique entre deux points d’un circuit se mesure à l’aide d’un voltmètre qui se branche en dérivation entre ces deux points.

-    La tension UAB s’exprime en volt de symbole V.

-    Remarque : l’état électrique du point A d’un circuit se note VA.

-    Il s’exprime en volt (V).

-    On écrit : UAB = VA   VB.  

-    Représentation schématique de la tension UAB.

-    Sur un schéma, on représente la tension UAB par un segment fléché dont la pointe est du côté du point A.

-      Remarque : la tension est une grandeur algébrique : U AB = U BA.

-      Avec : UAB = VA  VB  et  UBA = VB   VA  

3)-   Représentation tension-courant.

-    On considère le circuit constitué d’une pile, d’une lampe, d’un interrupteur et de fils conducteurs.

-    Schéma normalisé du circuit électrique :

-    On ferme l’interrupteur K. Un courant I circule dans le circuit. Il sort par la borne positive du générateur.

-    Pour le générateur (la pile),

-    Le courant sort de la borne positive P et la tension UPN > 0. 

-    La flèche représentant la tension et la flèche indiquant le sens du courant sont de même sens.

-    Pour le récepteur (la lampe) :

-    Le courant circule de A vers B et la tension UAB > 0. 

-    La flèche représentant la tension et la flèche indiquant le sens du courant sont de sens contraires.

-    Remarque :

-    La flèche représentant la tension est à côté du circuit et la flèche indiquant le sens du courant est sur le circuit.

-    Un dipôle peut être étudié en convention récepteur ou en convention générateur.

-    Convention générateur :

-    La flèche représentant la tension et la flèche indiquant le sens du courant sont de même sens.

-    Convention récepteur :

-    La flèche représentant la tension et la flèche indiquant le sens du courant sont de sens contraires.

III- Le Multimètre

-    Il joue le rôle d’ampèremètre, de voltmètre et d’ohmmètre.

-    Un ampèremètre sert à mesurer l’intensité I d’un courant électrique (en A ou en mA).

-    Un voltmètre sert à mesurer la tension UAB entre deux points A et B d’un circuit électrique (en V ou en mV).

-    Un ohmmètre sert à mesurer la résistance d’un conducteur ohmique (en ohm : Ω).

IV- Utilisation du multimètre

-    Nature du courant.

-    Calibre : Le calibre est la valeur maximale que le multimètre peut mesurer.

-    Remarque : Lorsque le multimètre est utilisé en ampèremètre, on risque de détériorer le fusible si on dépasse la valeur du calibre.

-    C’est l’intensité ou la tension maximale que peut supporter l’appareil sans être détérioré.

-    Branchement : En série pour l’ampèremètre et en dérivation pour le voltmètre.

-    Schémas :

-    Sens du branchement

-    Schémas :

V- Le montage en série.

1)- Dispositif expérimental.

ManipulationRéaliser le montage suivant :

Régler au préalable la tension du générateur : U PN = 12 V.

2)- Mesures et exploitation des mesures.

RédactionReprésenter UPN, UPA, UAB, UBC, UCD, UDE, UEN et UAE.

-    On ferme l’interrupteur.

ManipulationMesurer UPN, UPA, UAB, UBC, UCD, UDE, UEN et UAE.

RédactionComparer et UAE à UAB + UBC + UCD + UDE. Conclusion 1.

ManipulationMesurer l’intensité du courant en trois points du circuit.

RédactionConclusion 2.

VI- Montage en dérivation.

1)- Dispositif expérimental.

ManipulationRéaliser le montage suivant :

 

Régler au préalable la tension du générateur : UPN = 3,0 V.

2)- Mesures et exploitation des mesures.

-      Fermer l’interrupteur.

Manipulation Mesurer UPN, UAB, UCD, UEF.

RédactionComparer UPN à UAB et à UCD.  Conclusion 3.

ManipulationMesurer l’intensité du courant dans les branches PE, AB, CD, FN.

RédactionConclusion 4.

VII- Utilisation d’un ohmmètre.

-    Mesurer la valeur de la résistance R1.

-    Mesurer la valeur de la résistance R2.

-    Mesurer la valeur de la résistance R3 constituée par les conducteurs ohmiques R1 et R2 associés en série.

-    Conclusion 5.

-    Mesurer la valeur de la résistance R4 constituée par les conducteurs ohmiques R1 et R2 associés en dérivation.

-    Conclusion 6.