Appareil à fils résistants

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1 Appareil à fils résistants MT03803 I. But : L appareil a été conçu pour la réalisation des manipulations suivantes : 1ère loi d Ohm : Vérifier que le rapport entre la différence de potentiel aux extrémités d un conducteur filiforme et de l intensité I du courant qui le traverse est constant : VA - VB = RI ou R = U I 2ème loi d Ohm : Etablir la relation qui existe entre la résistance d un fil électrique homogène, ses dimensions (longueur et section) et sa nature spécifique : R = ρ L S Mesure d une façon approchée d une résistance, puis d une deuxième. Vérifier les règles concernant : l addition des résistances (résistances montées en série) : R = R + R l addition des conductances (résistances montées en dérivation) : R = R + R II. Description de l appareil : Sur un cadre rectangulaire sont tendus 7 fils métalliques résistants : - Fil n 1 : Nickel-chrome diam 5/10, longueur 50 cm prolongé par un gros fil de laiton diam 20/10 de même longueur et de résistance pratiquement négligeable I max = 1 A 3.0 +/- 0.5 Ohm. - Fil n 2 : Maillechort diam 3/10 longueur 100 cm I max = 1 A 6.0 +/- 1.0 Ohm - Fil n 6 : Nickel-Chrome diam 5/10 longueur 100 cm I max = 1 A 5.0 +/- 0.5 Ohm - Fil n 7 : Nickel-Chrome diam 5/10 longueur 100 cm I max = 1 A 5.0 +/- 0.5 Ohm - Fil n 4 : Laiton diam 5/10 longueur 100 cm I max = 3 A 0,5 +/- 0.2 Ohm - Fil n 3 : Acier 5/10 diam longueur 100 cm I max = 2 A 1.0 +/- 0.5 Ohm - Fil n 5 : Ferro-Nickel diam 5/10 longueur 100 cm I max = 2A 3.0 +/- 1.0 Ohm Raccordement au circuit de mesure de R par douilles bananes standards de 4 mm de diamètre. 1

2 Ces fils sont fixés entre des bornes délimitant exactement leur longueur, montées elles-mêmes sur une plaquette de laiton P les reliant toutes et 7 bornes respectives (1 à 7) indépendantes. Ces dernières peuvent être reliées par deux fils souples et très courts, munis de fiches, fixés solidement en B et C, à un tableau à interrupteur, comportant : Un interrupteur à poussoir et diverses douilles de connexion : a) pour l alimentation (par une batterie 6 volts ou un redresseur), b) pour le branchement d un voltmètre (V), c) pour le branchement d un ampèremètre (A). Un fil de cuivre commun muni d une borne universelle rejoint la barrette d alimentation (P). Schéma de montage (le galvanomètre a été branché en ampèremètre). Appareil à fils de résistance MT3803 VOLMETRE GALVANO SHUNT 1 A P B a BATTERIE C I PIERRON III. Expériences à réaliser avec l appareil MT Mesure des résistances } R en ohms Méthode : R = U U en volts I I en ampères Pour un même fil, en faisant varier U, I varie. Faire un graphique pour différentes valeurs de U. 2

3 c- Nature du conducteur - Résistivité Utiliser des fils de même longueur : 100 cm, de même diamètre : 5/10 mm. Maillechort Laiton Acier Ferro-nickel Nature Fils 6 et 7 Fil 4 Fil 3 Fil 5 Tension U = Intensité I = Résistance U/I = R Résistivité ou rés. spécifique ρ = R/I Volts Ampères Ohms Ohms cm La résistance d un conducteur varie avec la nature du métal. La résistivité ρ = R S caractérise le métal utilisé. l A la détermination d un groupement de 2 résistances en parallèle 1 = R R R Monter en parallèle 2 fils dont on connaît la résistance. exemple : fils 3 et 5 et fils 3 et 6. Fils en série N résistance 3/R3 = 5/R5 3/R3 = 6/R6 Tension U Volts Intensité I Ampères Résistance totale Conductance Somme des conductances partielles R = U/I I/R = G 1/R6 +1/R5 = 1/R3 +1/R6 = Ohms Siemens ou mho L inverse de la résistance du groupement en parallèle est égale à la somme des inverses des résistances de ce groupement. Notion de conductance 1 = G Unité : Siemens ou mho. R CONCLUSION : La conductance d un groupement de résistances en parallèle est égale à la sommedes conductances partielles. 4

4 Exemple : Fil n 2 - Utiliser 1 puis 2 (ou 3 pour voltmètre jusqu à 6 V) éléments de la batterie. Tension U= Volts Intensité I= Ampères Résistance calculée U/I= Ohms La résistance d un conducteur est le quotient de la tension par l intensité Application de cette méthode de mesure A la détermination des différents facteurs influant sur la résistance du conducteur } R en Ω ρ en Ω cm R = ρ 1 l en cm S S en cm 2 a- Longueur du conducteur Prendre les fils 1 et 6 de même nature : maillechort de diamètre 0,05 cm et de longueur 50 cm et 100 cm. Longueur l Fil n 1 l=50 Fil n 6 l=100 Centimètres Tension U = Volts Intensité I = Ampères Résistance U/I = R Ohms Rapport R/I La résistance d un conducteur est proportionnelle à sa longueur. b- Section du conducteur } S = π D 2 S en cm 2 4 D en cm Prendre les fils 2 et 6 de même nature : maillechort de même longueur : 100 cm et de diamètre 0,03 cm et 0,05 cm. Diamètre D Fil n 2 (D=0,3) Fil n 6 (D=0,05) Centimètres Tension U = Volts Intensité I = Ampères Résistance U/I = R Ohms Section S = π 4 D2 cm 2 Produit R x S La résistance d un conducteur est inversement proportionnelle à sa section. (en montant en parallèle 2 fils de section identique, de même nature, de même longueur : fil 6 et fil 7. On double la section de passage du courant). 3

5 A la détermination d un groupement de 2 résistances en parallèle R = R et R A l aide des fils souples, brancher 2 résistances connues en série. Fils en série N résistance R1 = R4 = R6 = R7 = R3 = R5 = Tension U Volts Intensité I Ampères Résistance totale U/I=R Ohms Somme des résistances partielles R1 + R4 = R6 + R7 = Dans un groupement en série, la résistance totale est la somme des résistances partielles. 5

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8 NT PIERRON Education - Parc Industriel Sud - Z.I. Gutenberg - 2, rue Gutenberg- B.P SARREGUEMINES CEDEX Tél. : Fax : education-france@pierron.fr 8