électrique et la loi d'ohm ( livre ch8 p ) CH7:La résistance

Transcription

1 CH7:La résistance électrique et la loi d'ohm ( livre ch8 p ) Les exercices Tests ou " Vérifie tes connaissances " de chaque chapitre sont à faire automatiquement sur le cahier de brouillon pendant toute l année. Tous les schémas d'électricité sont à réaliser uniquement au crayon et à la règle. Noter dans le cahier de texte pour la séance prochaine: A lire Documents pages ; Cahier de brouillon :exercices tests de 1 à 8p135 ( solutions p220 ). Cahier d exercices. 9, 10,11, 12,13,14,15,16,17,18, 19 et 20 p Objectifs: * Mesurer la résistance d un conducteur ohmique ou résistor. *Étudier l'influence d'un résistor sur l'intensité du courant dans un circuit ( en boucle simple). *Savoir comment varie l'intensité dans un résistor quand on augmente la tension à ses bornes ( loi d OHM ). *Savoir comment le fusible protège un circuit électrique. *Utilisation du simulateur crocodiles physics.

2 ) La résistance électrique [ R ( Ω ) ] A) Symbole d un résistor. Le symbole d un résistor est R. Dans un circuit électrique, on le représente par un rectangle. On peut l écrire R ou ( R 1,R 2,.R lampe,.). La résistance électrique signifie s'opposer à l'électricité et particulièrement à l'intensité R du courant (A). Si la résistance est grande,l'intensité sera petite. B) Unité de la résistance. [ Georg OHM ( ) Ne pas écrire, lire uniquement. l a découvert en 1827 les lois fondamentales des courants électriques.les premiers travaux d' OHM en électricité datent de En étudiant les forces électromagnétiques produites par le passage du courant dans un fil, il découvre que leur intensité est proportionnelle à la longueur du conducteur. De ses recherches OHM énonce une loi qui porte aujourd'hui son nom selon laquelle l intensité du courant électrique est égale à la tension (ou la différence de potentiel) divisée par la résistance du circuit.

3 B) Unité de la résistance. Dans le système international (S.) c est l ohm Ω (oméga) L'ohm a pratiquement que des multiples : 1kΩ Ω = 1000 Ω = 10 3 Ω 5,2 kω Ω = 5200 Ω = 5, Ω 4,11MΩ Ω = 4,11x Ω = 4,11x 10 3 kω Ω =4110 kω Ω = Ω

4 C) Mesure de la résistance d un résistor. 1) Mesure indirecte de la résistance:lecture,code des couleurs. Ne MangerRien Ou Jeûnez Voilà BienVotre Grande Bêtise X =Vert =5 R = XY x 10 Z Z =Noir =0 R = XY x 10 Z R = 5 6 x 10 0 t =Argent =10%, Or =5% Y =Bleu = 6 R = 56 x 10 0 = 56 x 1 = 56 Ω La tolérance : l anneau t = 5% = 5/100 =0,05 R x t = On multiplie la valeur de la résistance par la tolérance :56 x0,05= 2, ,8 < R < ,8 La valeur expérimentale de la résistance est comprise entre : 53,2 Ω < R < 58,8Ω

5 2) Mesure directe avec un Ohmmètre. L unité de la résistance R ;Ohm L appareil de mesure de la résistance R ; Ohmmètre Schéma et branchement de l ohmmètre. Ω Ω COM L ohmmètre se branche TOUJOURS EN DERVATON. Le dipôle (ou le résistor) doit être débranché du circuit ( U=OV, = 0A) AFFCHAGE Ω OFF DCV COM DCA ACV 200m ma/v/ω COM Ω J ai mesuré la résistance «de couleur..»la valeur trouvée se trouve bien dans l intervalle de mesure des codes de couleur. 10A

6 ) nfluence des résistances dans un circuit en boucle simple. On veut réaliser un montage avec une lampe, un générateur, un interrupteur, un ampèremètre,trois résistances identiques ( VBN ) et trois interrupteurs ( K 1, K 2, K 3 ) aux bornes de chaque résistance A) Schéma du montage et réalisation expérimentale. A K A B C D E K 1 F G H J K 3 K 2 K L M N O A B C D K A K 1 F K 3 K L M N K 2

7 ) nfluence des résistances dans un circuit en boucle simple. On veut réaliser un montage avec générateur, un interrupteur, une lampe,trois résistances identiques ( VBN ) et un ampèremètre. A) Schéma du montage et réalisation expérimentale sur la plaque P60E. B) Tableau de mesure. ( K=1 toujours FERME ) Selon la position des interrupteurs, on complète le tableau ci-dessous Résistances nterrupteurs ntensité (A) C) Conclusion. Aucune UNE DEUX TROS K 1 =K 2 =K 3 = 1 0 = 0,060A K 1 =0,K 2 =K 3 =1 1 = 0,040A K 1 =K 2 =0,K 3 =1 K 1 =K 2 =K 3 =0 2 = 0,030A 3 =0,020A L ajout ( retrait) de résistances dans un circuit en série fait baisser (augmenter) l intensité du courant.

8 ) Loi d'ohm. On souhaite trouver la relation entre la tension U aux bornes d'une résistance ( VBN ), l'intensité qui la traverse et la valeur de la résistance R. Proposer un schéma et un protocole expérimental. A) Schéma du montage et réalisation expérimentale. K 1) Mode opératoire et tableau de mesure. On varie la tension délivrée par le générateur continu A ajustable (0V;3V;4,5V;6V;7,5V), on note respectivement l intensité du courant qui traverse la résistance ( A) et la tension à ses bornes U (V) dans le tableau de mesure. V Ne pas oublier de convertir en ampère, calculer le quotient U / et compléter la dernière ligne. F K Α U g U L G B A V U ( V ) ( A ) U( V ) ( A ) 0 0 * 3 0, ,5 0,036 55,6 6 0,054 55,6 7,5 0,071 55,6

9 2)Tracé du graphique (Doc2d) Échelles: U(V) U ( V ) ( A ) Axe des abscisses : 1cm axe horizontal ^. = 0,01A Axe des ordonnées : 2cm axe vertical ^. = 1V ,02 0,036 0,054 0,071 0,089 0, B) Conclusion: On obtient une droite linéaire ( passe par 0 ). La tension aux bornes de la résistance est proportionnelle à l intensité qui la traverse. U et sont proportionnelles. 0,02 0,036 0,054 0,071 0,089 0,11 (A)

10 B) Acquisition à l'aide d'une interface P2 de U et de ( Doc3)..( logiciel Loi d Ohm ) On remplace respectivement l ampèremètre et le voltmètre par les sondes ampèremètre ( AMP ) et sonde voltmètre ( VLT). Sonde AMP Ampèremètre U(V) α H α B A A C nterface P2 0 (ma) β H V Ordinateur N 1 β B D N4 Sonde VLT Voltmètre

11 *en mode mesures, on obtient en temps réel les grandeurs électriques : ( Doc4) l intensité, la tension U, le quotient U et le code des couleurs de la résistance

12 * en mode tableur et graphe ( Doc5) la caractéristique intensité-tension U = f ( ). U(V) U = f ( ) (A)

13 C) Énoncé de la loi d'ohm U(V) U(V) 5 Sur l axe des ordonnées on a 4 porté la tension U et sur celui des abscisses l intensité. 3 U(V) Y = a x X 2 La droite obtenue est de la forme: U = R x 1 Y = a x X U(V) (A) (A) (A) U(V) U = a x (A) (A) 0 0,02 0,036 0,054 0,071 0,089 0,11 a=coefficient de proportionnalité, c est la valeur de la résistance. 6 a = R U = R x La tension aux bornes de la résistance et l'intensité qui la traverse sont proportionnelles. Le coefficient de proportionnalité est la valeur de la résistance. ATTENTON: Cette relation n'est valable que si U est exprimée en volt ( V ), en ampères ( A ) et R en ohm ( Ω ).

14 = x Volta = Ohm x Ampère U = R x

15 = R = U

16 = = U R

17 D) Prévision des grandeurs électriques d'un dipôle. 1) Deux grandeurs électriques sur les trois sont connues. *R, connues U =R x R U x *U, connues R = U R U x *U,R connues = U R R U x

18 2) Caractéristiques intensité-tension connue. U(V) * = 0,08A est donnée; U= 4,48V R = U 4,48 = = 56Ω 0,08 4,48V 2,24V * U = 2,24V est donnée; = 0,04A R = U = 2,24 0,04 = 56Ω (A) Attention aux unités des axes! Convertir toujours en V et A!

19 V) Conséquences de la loi d'ohm. Tous les corps qui possèdent une résistance électrique et qui vérifient la loi d'ohm, sont appelés conducteurs ohmiques. A) Applications en électronique. Les résistances servent à modifier la tension et l'intensité. B) Chauffage électrique ( Effet Joule). Quand on met au maximum une résistance chauffante, la valeur de sa résistance doit être la plus petite possible. = C) Fusible. Le fusible est constitué d'un filament conducteur qui supporte une certaine intensité max ( 200mA, 10A,..). Si l'intensité dans le circuit dépasse MAX, le filament chauffe trop et fond. Ainsi l'appareil électrique ou l'installation est protégée contre les court-circuits ou la surintensité. Ne jamais remplacer un fusible de 20A par un de 30A! NCENDE. U R