Les outils de l ingénieur : Les lois de l électricité

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1 Sciences de l Ingénieur Les outils de l ingénieur : Niveau : 1ère grandeurs électriques U, I et R loi d ohm, loi des mailles et loi des nœuds. ACTIVITE / TD OBJECTIFS : -Simuler des schémas de circuits électriques à l aide d un logiciel (PROTEUS 8) ; -Interpréter les résultats et valider les lois physiques en électricité. Vous utiliserez le logiciel «PROTEUS 8 Professional» ainsi que le «guide_proteusv7» pour la réalisation des schémas électriques. Les parties théoriques peuvent être terminées à la maison. CRÉATION DU PROJET Ouvrir le logiciel Proteus 8 Professional, Cliquer sur Fichier -> Nouveau Projet, puis donner un nom au projet : TP1_lois_elec.pdsprj (dans votre répertoire de travail personnel) puis suivant, Choisir le modèle «Landscape A4» puis suivant... puis terminer. La page de saisie de schéma apparait : cliquer sur Projet -> Éditer les propriétés du Projet et compléter les différents champs. LIBRAIRIE : Compléter votre librairie pour les exercices avec les éléments suivants : SWITCH (SW-SPST) LAMP CELL RES LED-YELLOW LED-RED Pour chaque exercice, vérifier les propriétés des différents composants de votre schéma! [Clic droit, sur le schéma du composant].

2 EXERCICE 1 : MONTAGE AVEC UNE LAMPE SEULE : 11 -Réaliser le circuit électrique en régime continu suivant : Données : Ubat1=12V lampe L1 :R=24Ω et U=12V Composants : SWITCH(SW-SPST), LAMP, CELL I - Placer les appareils de mesure : DC AMMETER et DC VOLTMETER - Placer la référence de mesure : GROUND Pour information : 12- Lancer la simulation puis compléter le tableau suivant : SW1 ouvert SW1 fermé UBAT1 UL1 I 13-Théorie : Rappeler la loi d Ohm et préciser les unités des grandeurs. 1_bases en électricité activité V1 Page 2 sur 11

3 Calculer le courant I en utilisant la loi d Ohm. 14-Conclusion : comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées : EXERCICE 2 : MONTAGE en serie DE 2 LAMPES : 21. Réaliser le montage suivant : Données : Ubat1=24V Pour les lampes :R=24Ω et U=12V : Composants : SWITCH(SW-SPST), LAMP, CELL SW1 I 22-Lancer la simulation et compléter le tableau suivant : SW1 ouvert SW1 fermé UBAT1 UL1 UL2 I 1_bases en électricité activité V1 Page 3 sur 11

4 23-Théorie : Calculer la résistance équivalente (Re) au montage des 2 lampes en série : Calculer l intensité du courant I dans le circuit en appliquant la loi d Ohm: Calculer les tensions UL1 et UL2 en appliquant la loi d Ohm: Donner la relation entre UBAT1, UL1 et UL2 : 4-Conclusion : 24- conclusion : comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées : - Rappeler la loi électrique pour des tensions en série. Est-elle vérifiée ici? EXERCICE 3 : MONTAGE en PARALLELE DE 2 LAMPES : 31-Réaliser le montage suivant : Données : Ubat1=12V Pour les lampes : R=24Ω et U=12V : Composants : SWITCH (SW-SPST), LAMP, CELL. 1_bases en électricité activité V1 Page 4 sur 11

5 I I1 I2 32-Lancer la simulation et compléter le tableau suivant : SW1 ouvert SW1 fermé UBAT1 I1 I2 I UL1 UL2 33-Théorie : Calculer la résistance équivalente (Re) au montage des 2 lampes en parallèle : Calculer l intensité du courant I dans le circuit en appliquant la loi d Ohm Calculer les courants I1 dans L1 et I2 dans L2 en appliquant la loi d Ohm pour chaque branche : Donner la relation entre I et I1, I2 : 1_bases en électricité activité V1 Page 5 sur 11

6 34-Comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées : - Rappeler la loi électrique pour des courants en parallèle. Est-elle vérifiée ici? EXERCICE 4 : LE PONT DIVISEUR DE TENSION : 41-Réaliser le montage suivant : Données : RES : R1 = 10 kω ; R2 (voir tableau ci-dessous). Composants : SWITCH(SW-SPST), RES, CELL 42 -Lancer la simulation et compléter le tableau suivant pour SW1 fermé: R2 = 10 kω R2 = 1 kω R2 = 22 kω R2 = 100 kω UR2 1_bases en électricité activité V1 Page 6 sur 11

7 43-Théorie : Calculer la tension UR2 (aux bornes de R2) pour R2 = 10kΩ: Calculer la tension UR2 (aux bornes de R2) pour R2 = 1kΩ, 22kΩ et 100kΩ : 44-Conclusion : Comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées : - Préciser ce qu il se passe pour la tension UR2 quand R2 AUGMENTE? - Préciser ce qu il se passe pour la tension UR2 quand R2 DIMINUE? - Enoncer la relation (en termes d évolution) qui lie UR2 et R2? 1_bases en électricité activité V1 Page 7 sur 11

8 EXERCICE 5 : MONTAGE DE LEDS EN PARALLELE : 51-Réaliser le montage suivant : Données : UBAT1=5 V RES : R1 = 330 Ω ; R2=220 Ω. Composants : LED-YELLOW LED-RED, CELL, RES. PROBE 52-Lancer la simulation et compléter le tableau suivant : UBAT1 I I1 I2 ULED1 ULED2 53-Théorie : Données : ULED1=UD1=ULED2=UD2=2,2V ; UBAT1=5V : Rappeler la loi des mailles : Calculer les tensions UR1 et UR2 en appliquant la loi des mailles (tensions): 1_bases en électricité activité V1 Page 8 sur 11

9 Calculer l intensité des courants I1 et I2 : Calculer l intensité du courant I : 54-Conclusion : - Comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées : - Rappeler la loi des nœuds entre les courants I, I1 et I2 : - Exprimer la loi des tensions entre UBAT1, UR1, UD1 puis UBAT1, UR2, UD2 : 1_bases en électricité activité V1 Page 9 sur 11

10 ANNEXE 1 : CERTAINS COMPOSANTS DANS PROTEUS ISIS : 1_bases en électricité activité V1 Page 10 sur 11

11 ANNEXE 2: COMPOSANTS ANIMES : 1_bases en électricité activité V1 Page 11 sur 11