facile
A PROPOS DU MATÉRIEL DIDACTIQUE
à réaliser dans les Centres d'apprentissage
(Suite) T A B L E A U T R A N S F O R M A B L E D e s t i n é à illustrer : 1" P r e m i è r e loi d ' O h m ( m e s u r e des r é s i s t a n c e s ) ; 2" Association des r é s i s t a n c e s en s é r i e ; 3" C o u r a n t s dérivés ;4" Association des r é s i s t a n c e s en parallèle ;
l 5° D e u x i è me loi d ' O h m (R = p — ) ; s 6" S h u n t et r é s i s t a n c e additionnelle ; 7° E f f e t des c o u r a n t s continu et a l t e r n a t i f ( a v e c v o l t a m è t r e et c a d r e a d a p t a b l e s ) .
L e m o n t a g e est visible de loin g r â c e a u x b a r r e t t e s i n t e r c h a n g e a b l e s p e i n t e s (ou e n t o u r é e s de g a i n e s de couleur) qui p e r m e t t e n t de réaliser sur la p l a n c h e des s c h é m a s clairs, ordonnés, tels qu'on les t r a c e r a i t sur un t a b l e a u noir. (Voir croquis N" E. 74.42, p a g e s u i v a n t e ) .
D e s borne s douilles et des fiches b a n a n e s per-m e t t e n t d ' e f f e c t u e r r a p i d e per-m e n t les b r a n c h e per-m e n t s .
L a f a i b l e v a l e u r du c o u r a n t (0,1 à 1 A) diminu e b e a u c o u p l ' i m p o r t a n c e des c o n t a c t s . Les r é s i s t a n c e s utilisées et celle de l ' a p p a r e i l de m e s u r e p e r m e t t e n t d'obtenir une précision suffisante. On choisira des v a l e u r s de l'intensité ou de la tensio n de m a n i è r e à simplifier les calculs et à opérer avec des n o m -b r e s simples.
M A T E R I E L U T I L I S E
A) D a n s le c a s où les crédits m i s à la dispo-sition du p r o f e s s e u r sont réduits, il suffit d ' a c h e t e r u n seul a p p a r e i l de m e s u r e : 1 m i l l i a m p è r e m è t r e de 10 m A à c a d r e mobile, de r é s i s t a n c e i n t é r i e u r e de l'ordre de 10 il ( l ' a p p a r e i l que n o u s avons utilisé est u n C h a u v i n - A r n o u x , c a d r a n 150 m m , type t a b l e a u, prises a r r i è r e , r é s i s t a n c e i n t é r i e u r e 9 o ). Il est t r a n s f o r m é en v o l t a m p è r e m è t r e ; sa g r a d u a t i o n doit ê t r e r e m p l a c é e p a r deux g r a d u a -tions (voir croquis) que l'on t r a c e sur deux b a n d e s de p a p i e r pour les f a i r e coïncider avec celle e x i s t a n t e . 1° L ' a p p a r e i l fonctionn e c o m me a m p è r e m è t r e de 1 A ( g r a d u a t i o n s u p é r i e u r e ) g r â c e a u x s h u n t s de 1/11 o (110 cm. de fil de cuivre 0 = 0,5 m m . en boudin) b r a n c h é s en p e r m a n e n c e d e r r i è r e le t a b l e a u et court-circuité s n o r m a l e m e n t p a r les b a r r e t t e s « S ». P o u r les élèves d é b u t a n t s , on peut p r e n d r e la p r é c a u t i o n ( p é d a g o g i q u e ) de s é p a r e r la source (ouvrir l ' i n t e r r u p t e u r ) a v a n t de b r a n c h e r ou de d é b r a n c h e r l ' a m p è r e m è t r e ;
2° L ' a p p a r e i l f o n c t i o n n e c o m m e v o l t m è t r e de 5 volts ( g r a d u a t i o n i n f é r i e u r e ) , g r â c e à une résis-t a n c e addirésis-tionnelle de 490 environ ( u n e résis-t a n c e de T.S.F.' de 500 Q p o u r r a i t convenir) b r a n c h é e en p e r m a n e n c e d e r r i è r e le t a b l e a u .
P r i x de l'ensemble : 8.000 f r a n c s environ. B) D a n s le cas où les crédits a c c o r d é s s e r a i e n t suffisants, il est p r é f é r a b l e de m o n t e r deux a p p a -reils p e r m e t t a n t la m e s u r e s i m u l t a n é e de l'intensité et de la tension :
1° U n a m p è r e m è t r e de 1 A, à c a d r e mobile, r é s i s t a n c e i n t é r i e u r e i n f é r i e u r e à 0,1 Q ;
2" Un v o l t m è t r e de 6 volts, ou b i e n deux
millia m p è r e m è t r e s , c o m m e d millia n s lmillia solution A, t r millia n s -f o r m é s : 1° L ' u n en a m p è r e m è t r e , g r â c e à u n s h u n t b r a n c h é c o n s t a m m e n t à ses b o r n e s ; 2° L ' a u t r e en voltmètre, g r â c e à u n e r é s i s t a n c e additionnelle b r a n c h é e c o n s t a m m e n t en série. P r i x de l'ensemble : 13.000 f r a n c s environ. Le m o n t a g e du t a b l e a u nécessite : — U n e p l a n c he de 120 X 80 X 1,5 cm. — D i x - s e p t boulons 0 = 5 m m (en laiton ou en acier c a d m i é de p r é f é r e n c e ) avec écrous et rondelles ( q u a t o r z e écrous à oreilles f o r m a n t bornes, t r e n t e - d e u x o r d i n a i r e s pour fixation des boulons et de l ' i n t e r r u p t e u r ) .
— Douze b o r n e s douilles.
— Q u a t o r z e fiches b a n a n e s (de p r é f é r e n c e t y p e OZ de c o n s t r u c t i o n J e a n r e n o u d ) .
— Q u a t r e m è t r e s de fil de cuivre 0 = 2 m m pour la confection de : 4. b a r r e t t e s « S » de 11 cm. 2 b a r r e (tes « R » de 34 cm. 12 b a r r e t t e s « C » de 15 cm. — Un i n t e r r u p t e u r unipolaire ; p l a n c h e t t e s de 30 X 75 X 1 cm, avec deux borne s douilles (pour m o n t a g e des r é s i s t a n c e s ) et deux cosses pour fixa-tion r a p i d e des r é s i s t a n c e s au tableau . Ces résis-t a n c e s s o n résis-t en fil R N C 3 0 = 0,5 ; 5,3 Q p a r mètre. Nous avons utilisé des r é s i s t a n c e s de :
4 i» long = 75 cm 5 (i long = 95 c m 6 u long = 110 cm 10 o long = 180 cm
N o t a . - Bien g r a t t e r l'isolant des e x t r é m i t é s a v a n t le m o n t a g e . L a source de c o u r a n t p e u t ê t r e de 6 volts, 1 a m p è r e ( u n e b a t t e r i e m o t o 6 V, 14 A H — 1.500 f r a n c s ou un r e d r e s s e u r quelconque facil e à m o n t e r ; nous en d o n n e r o n s la description pro-c h a i n e m e n t ) .
Un r h é o s t a t de r é g l a g e quelconque 10 o 1 A environ ( r h é o s t a t électrolytique, R e v u e « T e c h n i q u e A r t Science », convient t r è s bien).
Noms des fournisseurs éventuels :
- C h a u v i n et Arnoux, pour les a p p a r e i l s de mesures.
— Aciéries d ' I m p h y , fil R N C .
— Le Matérie l d ' E n s e i g n e m e n t ou n ' i m p o r t e quel m a g a s i n d'article s pour T.S.F. pour les bornes douilles, fiches b a n a n e s , etc...
Exemple de quelques schémas que le tableau permet de réaliser. A) P r e m i è r e loi d ' O h m : U = R I . O A o o O R 1 U R 1 4 1 4 4 5 0,7 3,5 3,5 6 0,5 3 3 1 P o u r la m e s u r e de r é s i s t a n c e s , f a i r e le m ê m e U m o n t a g e et dresser le t a b l e a u : U . I R — — I
B) Association des résistances en série. D e u x r é s i s t a n c e s R , et R , en série : U | a u x borne s de R, U2 a u x b o r n e s de R2 U a u x bornes ( R , + R2) On règle le c o u r a n t à 0,5 A. 1 U, R, U , R, U R 0,5 2 4 3 6 5 10 Même m é t h o d e pour trois résistances . C) C o u r a n t s dérivés. I , + Ii••— I.
X, _ R , I , R
Régler la tension e n t r e A et B à 2 volts. L "R-. 1 ^A B • Iz ^ / s R - W 11 U 1, R, I, R2 R, R, 1., T T i 1, + la 2 0,5 4 0,4 5 4 T 4 T 0,9 0,9
Même m é t h o d e pour trois circuits. D) Association des r é s i s t a n c e s en parallèle.
1 1 1 R R , R., D e u x r é s i s t a n c e s de 5 à 10 i) .
S c h é m a c o m m e ci-dessus avec U == 3 volts. U li Ri I-. R, 1 R R 1 ~ L + _ L R, R->
0 , 9 10 3 3 3 0,6 5 0,3 10 0 , 9 3 TcT 1 0
E ) Deuxième loi d'Ohm.
S c h é m a c o m m e pour la p r e m i è r e loi d ' O h m .
1° R proportionnel à 1 :
B r a n c h e r e n t r e les deux b o r n e s d'une p l a n c h e t t e à r é s i s t a n c e 50 c m p u i s 100 et 150 cm de fil R.N.C.3
3 ( 0 = — m m ) .
10
Si on ne v e u t p a s calculer la r é s i s t a n c e des fils, il suffit de poser I = C o n s t a n t e . U R = — I = 0,15 A = C o n s t à n t e . I Donc R est p r o p o r t i o n n e l à U. etc... 2° R i n v e r s e m e n t p r o p o r t i o n n e l à S donc à d2). B r a n c h e r s u c c e s s i v e m e n t 50 c m de R.N.C.t de 1 2 3 d i a m è t r e — , — , — m m . 10 10 10 X = 0,09 A — C o n s t a n t e R proportionnel à U. d d'1 U R 0 , 1 0 , 0 1 4 , 5 R , R , 0 , 2 0 , 0 4 1,1 4 0 , 3 0 , 0 9 0 , 5 R , 9 V O L T A M E T R E A D A P T A B L E Détails. — U n m a n c h o n en v e r r e ( é p a i s si pos-sible, 0 = 80 m m , l o n g u e u r 130 m m (1). U n bouchon en liège (2), 20 m m d'épaisseur , a j u s t é a u préalable , percé s o i g n e u s e m e n t s u i v a n t son axe, p o r t e u n bouchon de 0 = 5 m m , longueur 45 m m (3) et deux électrodes en fil d'acier (4), 0 = 1 à 2 m m ( a s s e z r i g i d e s pour p e r m e t t r e de percer le b o u c h o n ) .
P l o n g e r l'ensembl e a i n s i m o n t é d a n s u n b a i n de p a r a f f i n e fondue , r e t i r e r , é g o u t t e r , et fixer en-suite sur une p l a n c h e t t e en bois (5) p o r t a n t deux b o r n e s (boulons de 0 = 5 m m a v e c écrous à oreilles en acier c a d m i é si possible).
E n l e v e r la p a r a f f i n e de l ' e x t r é m i t é des électrodes ( s u r 1 c m e n v i r o n ) , e n f o n c e r le bouchon d a n s le m a n c h o n ( e n cas de difficulté, r é c h a u f f e r d o u c e m e n t la p a r a f f i n e pour la r a m o l l i r u n p e u ) .
P o u r l'électrolyse de l'eau, p r e n d r e c o m m e
élec-E J © c t r o d e
R H E O S T A T E L E C T R O L Y T I Q U E
trolyte de la soude c a u s t i q u e diluée (10 c m ' de lessive de soude à 36» B pour 100 c m ' d'eau distillée).
A p r è s c h a q u e électrolyse, rincer s o i g n e u s e m e n t l ' a p p a r e i l et essuyer les bornes.
U n e dizaine de ces a p p a r e i l s m o n t é s p a r nos s t a g i a i r e s s e r v e n t avec succès depuis deux a n s à f a i r e « c l a s s e - l a b o r a t o i r e » d a n s n o t r e C e n t r e d'ap-plication.
Cadre adaptable. — C a d r e de 20 X 20 cm f o r m é
de 20 s p i r es de fil de cuivre ( 0 = 1 mm , isolé)
r e n d u o r i e n t a b l e g r â c e à un boulon qui t r a v e r s e un côté et constitue l'axe de r o t a t i o n .
U n e aiguille a i m a n t é e sur pivot se place n o r m a -l e m e n t a u p -l a n du c a d r e q u a n d ce dernier est p a r c o u r u p a r 1 a m p è r e environ.
R H E O S T A T E L E C T R O L Y T I Q U E
D a n s le n u m é r o d'octobre 1948. de la R e v u e « T e c h n i q u e A r t S c i e n c e » , nous a v o n s indiqué les detai.s de c o n s t r u c t i o n d'un peti t r h é o s t a t élec-trolytique.
L ' a p p a r e i l p e u t ê t r e simplifié et r e n d u plus r o b u s t e t o u t en r e v e n a n t meilleur m a r c h é .
Il suffit de p r e n d r e pour une électrode la cuve m e m e qui d e v r a ê t r e en tôle (2 m i p d'épaisseu r si possible). L ' a u t r e électrode en tôle é g a l e m e n t , a u r a la f o r m e indiquée ci-dessus.
Caractéristiques :
1" Avec de l'eau naturelle, sous une tension de 12' volts, on p e u t o b t e n i r une r é s i s t a n c e v a r i a n t de 3.000 à 50 o h m s ;
2° Avec une solution de c a r b o n a t e de sodium cristallisé (50 g p a r litre), on o b t i e n t une résis-t a n c e v a r i a n résis-t de 60 o h m s à 1 ohm ;
3° E n a u g m e n t a n t la c o n c e n t r a t i o n , on p e u t descendre au-dessou s d'un ohm ; nous s i g n a l o n s que sôus 10 volts et 10 a m p è r e s , l'élévation de t e m p é -r a t u -r e en 30 m i n u t e s est de 15" envi-ron.
L. C H A R I N ,
Chef de travaux de laboratoire à l'E.N.N.A. de Lyon.
