TP MPI N° 04

Graphe et

caractéristique

d'un conducteur ohmique.

Énoncé.

 

Correction

I - Réaliser un graphe.

II - Exploiter un graphe.

III - Caractéristique d'un conducteur ohmique .

IV - Mesures et exploitation des mesures

V - Application .

 

 

A- Réaliser et exploiter un graphe.

I- Réaliser un graphe.

 Pour réaliser un graphe, il faut toujours faire figurer :

-  Le titre du graphe.

-  les grandeurs portées en abscisse (axe horizontal) et en ordonnée (axe vertical)

-  Les unités utilisées.

-  L’échelle utilisée.

Le choix de l’échelle tient toujours compte de la plus grande valeur mesurée (voir exemple plus loin).

Le graphe doit avoir une taille raisonnable et les longueurs des axes ne doivent pas être trop différentes.

-  Exemple 1 : on filme le mouvement d’un palet de hockey sur glace et on mesure la distance d qu’il parcourt en fonction du temps t.

 

t ( s )

4,0 x 10– 2

8,0 x 10– 2

12,0 x 10 2

16,0 x 10 2

20,0 x 10 2

24,0 x 10 2

28,0 x 10 2

32,0 x 10 2

d ( m )

0,40

0,80

1,35

1,75

2,10

2,55

3,05

3,40

 

II- Exploiter un graphe

Exemple 2 : on étudie le mouvement d'un véhicule lors d'un freinage. Pour cela on enregistre sa vitesse v en fonction du temps t. 

-  On obtient le tableau de mesures suivant :

v ( km / h )

90

87

82

77

75

70

67

61

57

54

51

46

t ( s )

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10

11

 

Réaliser et exploiter le graphe correspondant à cette étude.

 

B- Caractéristique  d'un conducteur ohmique.

Les conducteurs ohmiques ( C.O), appelés couramment "résistances", ont été étudiés au collège.

Leur fonctionnement obéit à la loi d'Ohm que l'on propose de retrouver.

 

I- Objectifs :

-  Tracer la caractéristique intensité-tension d'un C.O.

-  En déduire la loi d'Ohm.

II- Définition:

En électricité, pour définir ou encore caractériser un composant électrique

 ( ici un dipôle ), on trace sa caractéristique c'est-à-dire :

-  la courbe représentant les variations de la tension UAB aux bornes du

 composant en fonction des variations de l'intensité I du courant qui

 traverse ce composant.

 

III- Proposer un schéma du montage permettant d'étudier un C.O.

1)- Travail de recherche :

On désire réaliser un montage pour étudier comment varie l'intensité du courant dans un C.O lorsqu'on fait varier la tension entre ses bornes.

On dispose d'un générateur de tension continue réglable.

 

Questions :

 

a)- Compléter la liste de matériel.

b)- Dessiner le schéma du montage.

c)- Préciser sur le schéma, la tension UAB, le sens du courant et les bornes des appareils de mesure.

d)-  Préciser les calibres utilisés.

Liste : 

-           

-           

-           

-           

-           

-           

 

Votre schéma

Schéma corrigé

 

2)- Manipulation.

Réaliser le montage et le faire vérifier.

 

IV- Mesures et exploitation des mesures.

1)- Mesures

Faire varier la tension UAB aux bornes du C.O.

-  Pour chaque valeur de UAB , relever la valeur de l'intensité I du courant qui traverse le C.O.

-  Reproduire et compléter le tableau en réalisant une douzaine de mesures judicieusement réparties.

UAB (V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (mA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)-  Exploitation des mesures

a)- Tracer la caractéristique intensité-tension du C.O. considéré, c'est-à-dire : UAB = f (I).

b)- Quelles sont les caractéristiques de la courbe obtenue ?

c)- Exploiter le graphe :

-  Tracer la droite moyenne.

-  Calculer son coefficient directeur "a" , donner son unité.

-  Que représente "a" ?

-  En déduire l'équation de la droite obtenue.

 

V- Énoncer la loi d'Ohm.

 

VI- Applications.

 

1)- Utilisation de la caractéristique.

-  Déterminer la valeur de l'intensité du courant qui traverse le C.O lorsque la valeur de la tension entre ses bornes vaut 3,0 V.

 

2)- Peut-on augmenter indéfiniment la tension aux bornes d'un C.O ?

-  Déterminer les valeurs de Pmax et Umax en utilisant la loi d’Ohm.

 

3)- Utilisation d'un tableur.

-  Ouvrir le dossier MPI.

-  Ouvrir le fichier Excel : "caractéristique d'un C.O"

-  Entrer les valeurs de UAB et de I.

 

4)- Exploitation.

-  Interpréter les résultats affichés par le logiciel Excel.

-  Noter les différentes valeurs importantes.

-  Comparer les résultats affichés avec ceux trouvés à la question 2)- c)-. Conclure.

 

A- Caractéristique d’une varistance.

I- Objectif : tracer la caractéristique intensité – tension d’une varistance.

 

II- Proposer un schéma du montage permettant d'étudier la varistance.

 

III- Mesures et exploitation des mesures.

 

1)- Mesures : ne pas dépasser 8 V ou 50 mA.

Faire varier la tension UAB aux bornes de la varistance

-  Pour chaque valeur de UAB , relever la valeur de l'intensité I du courant qui traverse la varistance.

-  Reproduire et compléter le tableau en réalisant une douzaine de mesures judicieusement réparties.

UAB (V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (mA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)-  Exploitation des mesures

a)- Tracer la caractéristique intensité-tension de la varistance, c'est-à-dire : UAB = f (I).

b)- Quelles sont les caractéristiques de la courbe obtenue ?

c)- Exploiter le graphe :

-  Existe-t-il une loi simple entre UAB et I ?

-  Représenter .

-  Quelles remarques peut-on faire ?

-  Quelle relation existe-t-il entre UAB et I  tant que la tension aux bornes de la varistance (ou l’intensité qui traverse la varistance) n’est pas trop élevée ?

-  Donner les caractéristiques de la courbe obtenue si UAB  < 7 V ? UAB  < 6 V ? Conclusion.

-  En déduire la relation liant UAB et I  et le domaine de validité de cette relation.