TP Mesures en électricité

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TP 21 Mesures en électricité

Objectifs de la séance :

- Utiliser un multimètre pour réaliser des mesures de tensions et d’intensité ; - Mettre en évidence et énoncer la loi des nœuds et la loi des mailles.

Les réseaux de transport et de distribution acheminent l'électricité depuis les installations de production jusqu’aux sites de consommation, les réseaux électriques des habitations qui sont destinés à alimenter l’ensemble des appareils électriques de chaque maison. Le raccordement au réseau de distribution se fait par le réseau public () grâce au un compteur électrique (), sur lequel est installé une protection, le disjoncteur (), contre les défauts électriques, pour la sécurité des biens et des personnes. La distribution dans la maison (réseau privé) se fait par l’intermédiaire du tableau électrique ().

M M A

DOCU ENTS IS DISPOSITION : DOC. 1 : Symboles et vocabulaire

NOM SYMBOLE Un nœud est un point d'intersection de plusieurs fils.

Une branche est constituée d'un ensemble de dipôles montés en série entre 2 nœuds.

Une maille est un ensemble de branches formant un contour fermé sans passer deux fois par le même nœud.

Pile

Alimentation ou générateur

Lampe

Interrupteur ouvert Interrupteur fermé DEL (ou LED)

R

I3

D C

R3 A

N

B P

I1

E G +

R2 I2 R1

Résistance

DOC. 2 : Conventions électriques

On représente l'intensité du courant électrique par une flèche orientée sur les fils dans le sens conventionnel du courant électrique (du + vers le – à l'extérieur du générateur).

On représente la tension électrique par une flèche à côté des dipôles. La flèche est orientée vers le premier point de la tension électrique.

Afin de n'avoir que des valeurs positives, on représentera les flèches de la tension et de l'intensité en sens opposé pour les récepteurs et dans le même sens pour les générateurs.

1. Loi des « n udsœ » Rappel :

L’intensité d’un courant électrique s’exprime en « Ampère » (symbole : A). Elle se mesure à l’aide d’un ampèremètre qui se branche en série sur le circuit.

Protocole expérimental :

 Réaliser le montage ci-dessous avec R1 = 470 Ω, R2 = 100 Ω et R3 = 2,2 kΩ :

 Appeler d’abord le professeur pour vérification PUIS allumer le générateur, régler la tension de l’alimentation stabilisée à environ U = 6,0 V.

 Mesurer I1 à l’aide d’un ampèremètre puis le déplacer pour mesurer I2 puis I3 ;

 Reporter les valeurs dans le tableau ci-dessous.

Tableau des mesures :

I1 (mA) I2(mA) I3(mA)

ATTENDRE AVANT D’ALLUMER LE GÉNÉRATEUR

Question s

I3

D C

R3 A

N

B P

I1

E G +

R2 I2 R1

Q1. Combien y a-t-il de nœuds dans ce circuit ? Les identifier sur le schéma.

Q2. Comparer les intensités des courants qui arrivent à chaque nœud avec les intensités des courants qui partent de chaque nœud.

Q3. En déduire une loi générale sur les intensités des courants entrant ou sortant du nœud, appelée « loi des nœuds ».

2. Loi des « mailles »

Rappel :

La tension est la différence de potentiel électrique qui existe entre deux points d’un dipôle. Elle s’exprime en « Volts » (symbole : V) et se mesure à l’aide d’un voltmètre branché en dérivation aux bornes de ce dipôle.

Protocole expérimental :

 Reprendre le montage de la partie 1 (R1 = 470 Ω, R2 = 100 Ω et R3 = 2,2 kΩ) :

 Mesurer la tersions aux bornes du générateur à l’aide d’un voltmètre puis le déplacer afin de mesurer UPA puis UAB

puis UBN et enfin UCD ;

 Reporter les valeurs dans le tableau ci-dessous.

Tableau des mesures :

UPN (V) UPA (V) UAB (V) UNB (V) UCD (V)

Q4. Identifier les mailles sur le schéma.

Q5. Représenter, sur le schéma, les flèches correspondant aux tensions mesurées.

Q6. Comparer les tensions à l’intérieur de chaque maille.

Q7. En déduire une loi générale sur les tensions aux bornes des dipôles présents dans une maille, appelée « loi des mailles ».

3. Conclusion

Question s

Quelles sont les deux lois de l’électricité vues dans cette activité ? En donner une définition.

E E XERCICES XERCICES D D ’ ’ APPLICATION APPLICATION

Exercice n°1 :

Exercice n°2 :

E = 10 V U1 = 6 V I1 = 0,1 A I2 = 30 mA

C C ORRECTION ORRECTION

Loi des nœuds

La somme des intensités des courants qui entrent par un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui sortent du même nœud.

i

+ i

= i

+ i

Loi des mailles

Dans une maille quelconque d'un circuit électrique, la somme algébrique des différences de potentiel (tensions) le long de la maille est constamment nulle.

U

+ U

+ U

= U

ou

U

+ U

+ U

+ U

= 0

Correction des exercices :

Exercice n°1 : Exercice n°2 :

U3

U4

U5

I1 I3

FICHE TP n°21 – Mesures en électricité

THÈME DOMAINE

ONDES ET SIGNAUX Signaux et capteurs

Type d’activité : activité expérimentale Conditions de mise en œuvre : 1,5 h.

Pré-requis :

- Utilisation du multimètre (voltmètre et ampèremètre) ; - Tension aux bornes d’un dipôle électrique ;

- Intensité aux bornes d’un dipôle électrique.

NOTIONS ET CONTENUS CAPACITÉS EXIGIBLES

Loi des nœuds. Loi des mailles.

Exploiter la loi des mailles et la loi des nœuds dans un circuit électrique comportant au plus deux mailles.

Mesurer une tension et une intensité.

Compétences transversales : - Travailler en équipe.

Matériel (par table) : - 1 platine

- 3 résistances (R1 = 470 Ω, R2 = )

- 1 alimentation stabilisée (générateur de tension continue réglable)

- Fils de connexion - 2 multimètres

Matériel (Bureau professeur) : Rien

Déroulement de la séance :

U1

I4

I5

I2

U2

D

C