Electricité

Activités

A1. Schéma électrique.

Symboles normalisés

Ampoule	Fils	Pile	Moteur	Résistor

Générateur

Oscilloscope

Multimètre

Diode

Interrupteur

Tension continue :

Tension alternative

Ampèremètre

Voltmètre

Diode

Interrupteur

On considère le monrage suivant :

Montage1 1 Etablir le schéma de ce montage en utilisant les symboles appropriés.

A2. Mesures.

Doc1 : Le multimètre.

Les mesures de l'intensité du courant électrique et de la tension électrique s'effectuent à l'aide d'un multimètre.

Cet appareil peut être utilisé en tant qu'ampèremètre :

Il est alors branché en série dans la branche où l'on souhaite effectuer cette mesure.
On l'utilise sur la partie généralement notée A.
On choisit le calibre en commençant par le plus grand, puis en diminuant pour améliorer la précision de la mesure.

Ou en tant que voltmètre :

Il est alors branché en dérivation entre les points où l'on souhaite effectuer la mesure.
On l'utilise sur la partie généralement notée V.

On choisit le calibre en commençant par le plus grand, puis en diminuant pour améliorer la précision de la mesure.

Doc2 : Description.

Multi

Doc3 : Montage.

Montage2

On considère le montage ci-dessus.

• Etablir le schéma de ce montage en utilisant les symboles appropriés, en insérant :

un voltmètre permettant de mesurer la tension aux bornes de chaque composant.
un ampèremètre permettant de mesurer l'intensité du courant entrant dans chaque composant.
un ampèremètre permettant de mesurer l'intensité entre l'ampoule et le générateur.

• Donner les valeurs de mesures :

$U_{AG} \ ; \ U_{BC} \ ; \ U_{CD} \ ; \ U_{BD} \ ; \ U_{EF} $

$I_{AB} \ ; \ I_{CD} \ ; \ I_{DG} \ ; \ I_{BE} $

• Quels sont les composants branchés en série ?

• Quels sont les composants branchés en parallèle ?

• En déduire la relation entre la tension aux bornes de deux appareils branchés en série et les tensions aux bornes de chaque appareil.

• En déduire la relation entre les tensions aux bornes de deux appareils branchés en parallèle.

• En déduire la relation entre les intensités des courants traversant deux appareils branchés en série.

• En déduire la relation entre l'intensité d'un courant entrant à un nœud et celles sortants de ce même nœud.

• En déduire la relation entre les 'intensités d'un courant sortants d'un nœud et celle sortant de ce même nœud.

• Noter la valeur de la résistance. En déduire la relation entre la tension à ses bornes et celle du courant la traversant.

A3. Composant ohmique.

On considère le montage ci-contre.

• Insérer sur le schéma :

un voltmètre permettant de mesure la tension aux bornes du résistor R.
un ampèremètre permettant de mesurer l'intensité du courant le traversant.

NB : le rhéostat Rh, permet de faire varier l'intensité.

• Réaliser le montage correspondant.

• Faire valider par l'enseignant.

• Faire varier l'intensité du courant en déplaçant le curseur du rhéostat. Pour chaque position, noter les valeurs de l'intensité I et celle correspondante de la tension U.

I(A)
U(V)

• Représenter le graphe représentant U en fonction de I.

Graf

• En déduire la relation entre ces deux valeurs.

• Quelle est la grandeur caractéristique ainsi obtenue ?

A4. Différents types de tensions.

1^ère expérience :

Brancher l’adaptateur d’un téléphone portable sur une prise du secteur.
A l’aide de l’interface Orphy et de l’ordinateur, réaliser l’acquisition de la tension en sortie de l’adaptateur.
Reproduire l'allure de la courbe de la tension U en fonction de t, U(t).

2^ème expérience :

• Brancher un générateur de tension alternative (GBF) sur une prose du secteur, et le mettre sous tension.

Réglages :

Fréquence $f=50 Hz $

Amplitude : curseur à mi-course.

• A l’aide de l’interface Orphy et de l’ordinateur, réaliser l’acquisition de la tension en sortie de l’adaptateur.

• Reproduire l'allure de la courbe de la tension U en fonction de t, U(t).

Observations :

? Comment varie la tension aux bornes de l’adaptateur ?

? Comment varie la tension aux bornes du GBF ?

? La tension délivrée par le secteur (on considèrera que la tension du GBF est du même type que celle du secteur) est-elle la même que celle aux bornes de l’adaptateur ?

? Caractériser ces deux types de tensions.

A5. Caractéristiques d’une tension alternative.

A51. Période et fréquence.

Effectuer le montage ci-contre, en branchant les diodes en inverse.

Régler la fréquence à 10 Hz.
Augmenter la fréquence.
Régler l'amplitude à mi-course.

• Observations.

• Interprétations.

• Mesures :

Faites varier la fréquence du GBF
A l'aide d'un chronomètre, mesurer le nombre de fois N qu'une diode s'allume sur un intervalle de temps t de votre choix.
En déduire le nombre de fois n qu'elle s'allume en une seconde.
Compléter le tableau ci-dessous:

$f(Hz)$	0,1	0,5	1	2
t
N
n

Conclusion.

A52. Expérience :

Brancher un voltmètre en mode alternatif en sortie du GBF.
Régler le curseur d’amplitude de telle sorte que ce voltmètre indique U = 5 V.
Régler la fréquence à 5 Hz.
Visualiser la tension en sortie du GBF en utilisant le système d’acquisition.

• Mesurer la période T du signal.

• Mesurer la valeur maximale U_max du signal.

• Quelle est la relation entre le nombre de périodes par seconde et la fréquence ?

• Quelle est la relation entre la fréquence f et la période T ?

• Effectuer le rapport $\dfrac{U_{max}}{U}$

• Calculer la valeur de $\sqrt{2}$

• En déduire la relation entre U et U_max.

• Reproduire les mesures pour une autre valeur de tension afin de vérifier la relation précédente.