1- Introduction
L'objectif de ce TD est de se familiariser avec les appareils de mesure
tels que le voltmètre, l'ampèremètre et l'ohmmètre.
Dans un premier temps vous allez apprendre ce qu'est une tension
électrique et un courant électrique.
2- Notions de tension et courant électrique
2.1- Tension électrique
Une tension électrique est aussi appelée différence
de potentiels (ddp). La valeur d'une tension électrique s'exprime
en Volt, noté V.
Il est possible de faire l'analogie entre la tension électrique
et les niveaux d'altitude.
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La différence de potentiels entre
A et B s'écrit:
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La différence d'altitude entre A et B s'écrit:
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Une différence de potentiels ou une différence
d'altitude peuvent être positives ou négatives.
Exemple
Pour une pile de 1,5V il existe un pôle "+"
et un pôle "-"
Loi d'additivité des tensions
Soient deux piles branchées en série:
Un courant électrique correspond à un déplacement
de charges électriques.
Il est possible de faire l'analogie entre un courant électrique
et le courant d'une rivière.
Intensité du courant électrique
Pour une rivière il est intéressant de connaître
son débit volumique, c'est à dire la quantité d'eau
qui s'écoule pendant une seconde. Ce débit s'exprime en m3/s.
Pour un courant électrique on souhaite connaître son intensité,
c'est à dire la quantité de charge qui s'écoule dans
le circuit pendant une seconde. L'intensité d'un courant électrique
s'exprime en ampère, noté A.
L'intensité d'un courant électrique est souvent appelé
I.
Exemple: Si l'intensité d'un courant électrique
est de 10 ampères nous notons I =10 A.
Loi des nœuds
Soit un point où se rejoignent deux fils pour ne former ensuite
qu'un seul fil: |
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Soit un point où se rejoignent deux rivières dont les
débits sont D1 et D2: |
Enoncé: la somme des intensités qui arrivent
à un nœud est égale à la somme des intensités
qui en repartent.
3- Appareils de mesures
Les trois appareils, voltmètre, ampèremètre
et ohmmètre sont réunis dans un même appareil
appelé multimètre.
3.1- Voltmètre
Un voltmètre est utilisé pour mesurer une tension électrique.
Le symbole du voltmètre est: |
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Un voltmètre possède deux bornes: une borne rouge et une
borne noire ou une borne "+" et une borne "-". Cela dépend des appareils.
Lorsque vous utilisez un multimètre les bornes sont:
- la borne noire notée COM ou LOW
- la borne rouge à côté de laquelle est notée
la lettre V.
Comment se branche un voltmètre?
Pour mesurer la différence de potentiels entre deux points A
et B, il faut relier les deux points A et B aux deux bornes du voltmètre.
Exemple: soit un circuit constitué d'une pile et d'une
résistance.
Sur le schéma nous constatons qu'il ne faut pas ouvrir
le circuit pour brancher un voltmètre. On dit que le voltmètre
se branche en parallèle ou en dérivation.
3.2- Ampèremètre
Un ampèremètre est utilisé pour mesurer un courant
électrique.
Le symbole de l'ampèremètre est: |
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Un ampèremètre possède deux bornes: une borne rouge
et une borne noire ou une borne "+" et une borne "-". Cela dépend
des appareils.
Lorsque vous utilisez un multimètre les bornes sont:
- la borne noire notée COM ou LOW
- la borne rouge à côté de laquelle est notée
la lettre mA.
Comment se branche un ampèremètre?
Pour pouvoir mesurer le courant qui circule dans le circuit, ou une
portion du circuit, l'ampèremètre doit être traversé
par le courant que l'on souhaite mesurer.
Exemple: soit un circuit constitué d'une pile et d'une
résistance.
Sur le schéma nous constatons qu'il faut ouvrir le
circuit pour brancher un ampèremètre. On dit que l'ampèremètre
se branche en série.
3.3- Ohmmètre
Un ohmmètre est utilisé pour mesurer la valeur d'une résistance.
Le symbole de l'ohmmètre est: |
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Un ohmmètre possède deux bornes: une borne rouge et une borne
noire.
Lorsque vous utilisez un multimètre les bornes sont:
- la borne noire notée COM ou LOW
- la borne rouge à côté de laquelle est notée
la lettre W .
Vous pouvez remarquer que ce sont les mêmes bornes que pour le voltmètre.
Comment se branche un ohmmètre?
Il se branche directement aux bornes de la résistance dont on
souhaite mesurer la valeur.
Exercice
Considérons le schéma électrique suivant:
1- Identifiez les éléments du schéma ci dessus.
2- Indiquez comment il faut brancher les ampèremètres
pour mesurer l'intensité des courants électriques qui traversent
les cinq résistances.
3- Donnez les relations entre: I1 , I2
et I3
I2 , I4
et I5
I1 , I3
, I4 et I5.
4- Indiquez comment il faut brancher les voltmètres pour mesurer
les tensions électriques aux bornes des cinq résistances.