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1 TP N 1 MESURE DES COURANTS ET DES TENSIONS OBJECTIFS Utiliser correctement un

1 TP N 1 MESURE DES COURANTS ET DES TENSIONS OBJECTIFS Utiliser correctement un voltmètre et un ampèremètre. Câbler correctement un circuit électrique. Interpréter les résultats trouvés. CRITERES D'EVALUATION Câblage correct. Méthode de travail de l'étudiant. Exactitude des résultats. MATERIEL Résistances. Générateur de tension. Voltmètre, ampèremètre et multimètre. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 1 2 Rappel 1) La tension électrique C'est une différence de potentiel (d.d.p) entre deux points, qui traduit un déséquilibre électriques ou des charges électriques différentes, elle se mesure par un voltmètre. Le voltmètre est un appareil qui se branche en parallèle avec le composant ou le dipôle dont on veut mesurer la tension à ses bornes. On distingue deux types de voltmètre : Le voltmètre analogique (à aiguille ou à déviation). Le voltmètre à affichage numérique. L'insertion d'un voltmètre dans un circuit engendre des erreurs dans la mesure, en effet, soumis à une tension U v, le voltmètre de résistance R v consomme un courant I v tel que : Iv = Uv Rv Pour diminuer l'erreur, on doit diminuer le courant I v et par conséquent augmenter la résistance R v. En résumé un voltmètre doit présenter une résistance R v très grande par rapport à la résistance interne du dipôle dont on veut mesurer la tension. Remarques : Un voltmètre parfait admet une résistance R v infinie. Pour déterminer la résistance R v de chaque calibre d'un voltmètre analogique le constructeur nous fournit la résistance spécifique S de chaque appareil indiquée au milieu du cadran exprimée en Ohm par volt (Ω/V). Exemple : pour C=30V, S=20000 R v =20000*30 = 60KΩ. 2) Le courant électrique Le courant électrique résulte du déplacement des charges électriques entre deux points d'une branche. Son intensité traduit le débit des charges en déplacement, elle se mesure par un ampèremètre. L'ampèremètre est un appareil qui se branche en série avec le ou les composants parcourus par le courant dont on veut mesurer son intensité. On distingue deux types d'ampèremètre : L'ampèremètre analogique (à aiguille ou à déviation). L'ampèremètre à affichage numérique. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 2 3 L'insertion d'un ampèremètre dans un circuit engendre des erreurs dans la mesure en effet, traversé par un courant I, l'ampèremètre de résistance R A provoque une chute de tension U A dans le circuit tel que : U = R I A Pour diminuer l'erreur, on doit diminuer la tension U A et par conséquent diminuer la résistance R A. En résumé, un ampèremètre doit présenter une résistance R A très petite par rapport à la somme des résistances internes des dipôles parcourus par le même courant à mesurer. Remarque : Un ampèremètre parfait admet une résistance R A égale à zéro. 3) Evaluation d une mesure Cas d'un appareil numérique : que se soit un voltmètre ou un ampèremètre numérique la mesure est lue directement sur le cadran de l'appareil, pour être précise il suffit de bien choisir le calibre. Cas d'un appareil analogique : en utilisant ce type d'appareil la mesure n'est pas directe, pour la déterminer, on doit appliquer la relation suivante : Calibre Lecture Grandeur = Echelle avec : Grandeur : la grandeur à mesurer (tension U ou courant I). Calibre : noté C, c'est le calibre utilisé. Lecture : noté L, c'est la déviation de l'aiguille. Echelle : noté E, c'est l'échelle utilisée qui correspond à la déviation maximale. 4) Evaluation des erreurs Autre que l'erreur engendré par l'insertion d'un appareil dans un circuit il existe d'autre erreurs qu on ne peut pas les éviter à savoir les erreurs engendrés par l'appareil elle même et les erreurs commises par l'opérateur. Cas des appareils numériques : pour évaluer l'incertitude absolue on doit se référer à la notice technique de l'appareil, le constructeur mentionne pour chaque calibre (gamme) la relation qu'on doit appliquer. La forme générale de ces relations est la suivante : A ( ) ( ) Δ G = X% Lecture + Y% de points gamme mesure Valeur mesurée X Gamme Y Δ Gmesure = Nombre total de points Cas des appareils analogiques : l'incertitude absolue est la somme de l'incertitude de classe et l'incertitude de lecture. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 3 4 Δ Gmesure =Δ Gclasse +Δ Glecture Classe Calibre Calibre Nombre de graduations estimé Δ Gclasse =, Δ Glecture = 100 Echelle avec : Classe : noté Cl, c'est la classe de l'appareil indiquée sur le cadran. Nombre de graduation : noté n, c'est le nombre de graduations estimé comme une valeur d'erreur. Manipulation A. On considère le circuit suivant : 1) Réaliser le montage du circuit précédent (les valeurs des résistances et des f.e.m sont fixées par l'enseignant). 2) Compléter les tableaux suivants : Tableau 1 : Evaluation des mesures Résistance C A E A L A I C V E V L V U Tableau 2 : Evaluation des incertitudes Résistance Cl A Cl V U A R A S R V ΔI C ΔI l ΔU C ΔU l ΔI ΔU Remarque : Il faut indiquer les unités de chaque mesure. 3) Comparer chaque valeur des résistances R 1 et R 2 aux valeurs des résistances R A et R v. 4) Les valeurs mesurées peut-on les accepter? Justifier votre réponse. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 4 5 B. On considère le circuit suivant : 1) Trouver l expression de V 2 en fonction de E. 2) Réaliser le montage du circuit précédent avec E=9V. (Les valeurs des résistances sont fixées par l enseignant). 3) Compléter le tableau suivant : Tableau 3 : Evaluation des incertitudes pour un voltmètre analogique Résistance V 2théorique C V E V L V V 2mesurée ΔV 2classe ΔV 2lecture ΔV 2méthode ΔV 2 Avec : Δ V = V V 2méthode 2mesurée 2théorique Δ V =Δ V +Δ V +ΔV 4) Interpréter les résultats trouvés. 2 2méthode 2lecture 2classe C. On considère le même montage précédent en remplaçant le voltmètre analogique par un voltmètre numérique. 1) Compléter le tableau suivant : Tableau 4 : Evaluation des incertitudes pour un voltmètre numérique Résistance V 2théorique V 2mesurée ΔV 2méthode ΔV 2 2) Interpréter les résultats trouvés. 3) Comparer quant à l utilisation des deux types d appareil. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 5 6 D. On considère le circuit suivant : 1) Calculer théoriquement la valeur de I. 2) Calculer théoriquement la valeur de I 1. 3) Compléter le tableau suivant : Tableau 5 : Evaluation des incertitudes pour un ampèr TP N 1 MESURE DES COURANTS ET DES TENSIONS OBJECTIFS Utiliser correctement un voltmètre et un ampèremètre. Câbler correctement un circuit électrique. Interpréter les résultats trouvés. CRITERES D'EVALUATION Câblage correct. Méthode de travail de l'étudiant. Exactitude des résultats. MATERIEL Résistances. Générateur de tension. Voltmètre, ampèremètre et multimètre. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 1 2 Rappel 1) La tension électrique C'est une différence de potentiel (d.d.p) entre deux points, qui traduit un déséquilibre électriques ou des charges électriques différentes, elle se mesure par un voltmètre. Le voltmètre est un appareil qui se branche en parallèle avec le composant ou le dipôle dont on veut mesurer la tension à ses bornes. On distingue deux types de voltmètre : Le voltmètre analogique (à aiguille ou à déviation). Le voltmètre à affichage numérique. L'insertion d'un voltmètre dans un circuit engendre des erreurs dans la mesure, en effet, soumis à une tension U v, le voltmètre de résistance R v consomme un courant I v tel que : Iv = Uv Rv Pour diminuer l'erreur, on doit diminuer le courant I v et par conséquent augmenter la résistance R v. En résumé un voltmètre doit présenter une résistance R v très grande par rapport à la résistance interne du dipôle dont on veut mesurer la tension. Remarques : Un voltmètre parfait admet une résistance R v infinie. Pour déterminer la résistance R v de chaque calibre d'un voltmètre analogique le constructeur nous fournit la résistance spécifique S de chaque appareil indiquée au milieu du cadran exprimée en Ohm par volt (Ω/V). Exemple : pour C=30V, S=20000 R v =20000*30 = 60KΩ. 2) Le courant électrique Le courant électrique résulte du déplacement des charges électriques entre deux points d'une branche. Son intensité traduit le débit des charges en déplacement, elle se mesure par un ampèremètre. L'ampèremètre est un appareil qui se branche en série avec le ou les composants parcourus par le courant dont on veut mesurer son intensité. On distingue deux types d'ampèremètre : L'ampèremètre analogique (à aiguille ou à déviation). L'ampèremètre à affichage numérique. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 2 emètre analogique Résistance I 1théorique C A E A L A I 1mesurée ΔI 1classe ΔI 1lecture ΔI 1méthode ΔI 1 4) Interpréter les résultats trouvés. Narjess SGHAIER & Fèdia DOUIRI 6 uploads/Philosophie/ 1 9 .pdf