La tension. Fiche de l élève. Défi. Équipement et matériaux. Mesures de sécurité. Théorie

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PS‐2810 Feuille de l’élève

La tension Fiche de l’élève

Défi

Reconnaître la différence entre un circuit parallèle et un circuit en série. Ensuite, étudier la relation entre la tension dans un circuit et le nombre d’ampoules connectées en série ou dans un circuit parallèle.

Équipement et matériaux

- Ordinateur avec port USB

- Capteur tension-courant PASPORT - Logiciel DataStudio

- Trois ampoules et douilles - Pinces alligator

- Deux piles D

- Support de piles D (Trousse CASTLE) - Fiche de l’élève

- Feuille de réponse de l’élève

Mesures de sécurité

Suivre les directives pour l’utilisation de l’équipement.

Théorie

Dans un circuit en série, les ampoules sont branchées d’une extrémité à l’autre dans une chaîne. Si les ampoules sont branchées en série à une source de tension, qu’advient-il à la luminosité de chaque ampoule lorsque d’autres ampoules sont ajoutées à la chaîne? Qu’arrivera-t-il è au courant si d’autres ampoules sont ajoutées? Si une ampoule est enlevée du circuit, qu’arrivera-t-il aux autres ampoules?

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Les ampoules dans un circuit parallèle sont reliées comme les barreaux transversaux d’une échelle. Chaque ampoule est connectée directement à la source de tension. Si les ampoules sont reliées en parallèle à une source de tension, qu’arrive-t-il à la luminosité apparente de chaque ampoule quand d’autres

ampoules sont ajoutées au circuit? Qu’arrivera-t-il à la

différence de potentiel aux bornes de chaque ampoule lorsque

d’autres ampoules sont ajoutées? Si une ampoule est enlevée d’un circuit parallèle qu’arrive- t-il aux autres ampoules?

Prédiction

Avant de débuter cette expérience électronique, remplir la section : prédiction, de la feuille de réponse de l’élève.

Exploration

Montage de l’ordinateur

1 Brancher l’interface USB PASSPORT dans le port USB de l’ordinateur.

2 Brancher le capteur tension/courant dans l’interface USB. La fenêtre PasPortal apparaîtra.

3 Choisir le fichier de configuration DataStudio nommé 14 What is Voltage CF.ds

À noter: Les fichiers de configuration lancent automatiquement les actions appropriées (affichage(s), taux d’échantillonnage, etc.).

Le capteur tension/courant est un

multicapteur. Étant donné qu’il mesure deux quantités différentes simultanément, il peut être difficile de l’utiliser adéquatement. Il est recommandé d’utiliser l’information à droite pour commencer.

La partie

‘courant’ du capteur mesure le courant traversant le circuit en ampères.

La partie ‘tension’ du capteur mesure la tension aux bornes d’une partie du circuit en volts.

Au lien USB

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Enregistrement des données

Enregistrement des données Partie 1: Ampoules en série 1. Monter l’équipement tel qu’illustré dans la

figure 1. Commencer avec une ampoule.

2. Dans le menu “Experiment”, dans

DataStudio, appuyer sur “Monitor Data. (Vous pouvez continuer de noter vos données pour le reste de l’expérience.) Mesurer la tension traversant les piles et traversant l’ampoule.

Enregistrer la valeur dans le tableau des données de la feuille de réponse de l’élève : Partie 1A.

Figure 1

3. Mettre une autre ampoule en série avec la première. Voir la figure 2.

4. Mesurer la tension traversant chaque ampoule individuelle et la tension des deux ampoules ensemble. Enregistrer le courant dans le tableau des données de la feuille de

réponse de l’élève: Partie 1B. _{Figure 2}

5. Mettre une autre ampoule en série avec les deux autres ampoules. Voir la figure 3.

6. Mesurer la tension traversant chaque ampoule individuelle et la tension des trois ampoules ensemble. Enregistrer le courant dans le tableau des données de la feuille de

réponse de l’élève: Partie 1C. ^{Figure 3}

Retirer l’ampoule de la douille du milieu. Que se passe-t-il? Répondre aux questions sur la feuille de réponse de l’élève. Remplacer l’ampoule après avoir répondu aux questions.

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Enregistrement des données Partie 2: Ampoules en parallèle

1. Monter l’équipement tel qu’illustré dans la figure 4. Commencer avec une ampoule.

2. Mesurer la tension traversant les piles et traversant l’ampoule. Enregistrer le courant dans le tableau des données Partie 2A de la feuille de réponse de l’élève.

À noter: Le capteur devrait encore enregistrer la tension.

Figure 4

3. Mettre une autre ampoule en parallèle à la première. Voir la figure 5.

4. Mesurer la tension traversant chaque ampoule individuelle et la tension des deux ampoules ensemble et enregistrer la valeur dans le tableau des données Partie 2B de la feuille de réponse de l’élève.

Figure 5

5. Mettre une autre ampoule en parallèle avec les deux autres. Voir la figure 6.

6. Mesurer la tension traversant chaque ampoule individuelle et la tension des trois ampoules ensemble. Enregistrer le courant dans le tableau des données de la feuille de réponse de l’élève: Partie 2C.

7. Appuyer sur la touche pour cesser l’enregistrement de données.

Figure 6

Enlever l’ampoule de la douille du milieu. Qu’arrive-t-il? Répondre à cette question sur la feuille de réponse de l’élève. Replacer l’ampoule.

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Analyse

1. Répondre aux questions et définir les mots de vocabulaire sur la feuille de réponse de l’élève.

2. Suivre les consignes de votre enseignant pour le ménage de votre lieu de travail.

Feuille de réponse de l’élève Nom : ____________________

Date : ____________________

Vocabulaire

Utiliser des ressources afin de trouver la définition des mots suivants : Circuit parallèle :

_____________________________________________________________________

Circuit en série :

_____________________________________________________________________

La tension :

_____________________________________________________________________

Prédiction

1. Qu’arrivera-t-il à la tension dans un circuit en série lorsque plus d’ampoules sont ajoutées au circuit?

_____________________________________________________________________

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2. Comment la tension traversant la source de tension se compare-t-elle à la tension traversant les ampoules dans un circuit en série?

_____________________________________________________________________

3. Qu’arrivera-t-il à la tension dans un circuit parallèle lorsque plus d’ampoules sont ajoutées au circuit?

_____________________________________________________________________

4. Comment la tension traversant la source de tension se compare-t-elle à la tension traversant les ampoules dans un circuit parallèle?

_____________________________________________________________________

5. Lesquelles brilleront le plus: trois ampoules en série ou trois ampoules en parallèle? (La tension étant identique dans chaque cas.)

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Données

Tableau de données : Partie 1A (Circuit en série, une ampoule) Tension traversant les piles

Tension traversant l’ampoule

Tableau des données : Partie 1B (Circuit en série, deux ampoules) Tension traversant l’ampoule 1

Tension traversant l’ampoule 2 Tension traversant les deux ampoules

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PS‐2810 Feuille de l’élève Tableau des données : Partie 1C (Circuit en série, trois ampoules)

Tension traversant l’ampoule 1 Tension traversant l’ampoule 2 Tension traversant l’ampoule 3 Tension traversant les trois ampoules

Qu’arrivera-t-il aux ampoules lorsque l’ampoule est enlevée de la douille du milieu? Pourquoi?

_____________________________________________________________________

Tableau de données : Partie 2A (Circuit parallèle) Tension traversant les piles

Tension traversant l’ampoule

Tableau des données : Partie 2B (Circuit parallèle, deux ampoules) Tension traversant l’ampoule 1

Tension traversant l’ampoule 2 Tension traversant les deux ampoules

Tableau des données : Partie 2C (Circuit parallèle, trois ampoules) Tension traversant l’ampoule 1

Tension traversant l’ampoule 2 Tension traversant l’ampoule 3 Tension traversant les trois ampoules

Qu’arrivera-t-il aux ampoules lorsque l’ampoule est enlevée de la douille du milieu? Pourquoi?

_____________________________________________________________________

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Analyse

Utiliser vos données pour répondre aux questions suivantes.

1. Comment la tension traversant les piles se compare-t-elle à la tension traversant l’ampoule de la Partie 1A?

_____________________________________________________________________

2. Comment la tension traversant chaque ampoule se compare-t-elle à la tension des deux ampoules de la Partie 1B?

_____________________________________________________________________

3. Qu’avez-vous remarqué de la tension traversant chaque ampoule et la tension totale traversant les trois ampoules de la Partie 1C?

_____________________________________________________________________

4. Expliquer ce qu’est la tension dans un circuit en série.

_____________________________________________________________________

5. Comment la tension traversant les piles se compare-t-elle à la tension traversant l’ampoule de la Partie 2A?

_____________________________________________________________________

6. Comment la tension traversant chaque ampoule se compare-t-elle à la tension des deux ampoules de la Partie 2B?

_____________________________________________________________________

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7. Qu’avez-vous remarqué de la tension traversant chaque ampoule et la tension totale traversant les trois ampoules de la Partie 2C?

_____________________________________________________________________

8. Expliquer ce qu’est la tension dans un circuit parallèle.

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Synthèse

1. Que pouvez-vous conclure de la tension dans un circuit en série et parallèle?

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2. Comment la tension traversant une ampoule affecte-elle la luminosité apparente de l’ampoule?

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3. Est-ce que vos résultats sont conformes à vos prédictions?

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