DOSSIER RESSOURCES à ne pas compléter

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1 Lycée Professionnel «Les Canuts» METIERS de l ELECTROTECHNIQUE COMMUNICATION TECHNIQUE EXPERIMENTATION MESURES SUR DES APPLICATIONS PROFESSIONNELLES S01 CIRCUITS PARCOURUS PAR DU COURANT CONTINU La tension ou Différence de Potentiel (d.d.p.) Objectifs : Acquérir les connaissances de base en électricité. Utiliser les appareils adéquats pour effectuer les mesures nécessaires sur une installation électrique. Pré requis : Lecture sur un appareil de mesure de type à aiguille Domaine de connaissances : On Donne : - le document de travail, - un support informatique, - le matériel nécessaire aux expériences à réaliser, - les schémas des différents montages, - les appareils de mesurages. On Demande : - de compléter le document de travail, - de réaliser les montages demandés, - la mise sous tension se fera en présence du formateur, - d effectuer les mesures en toute sécurité. On exige : - des réponses aux questions et tableaux sont exactes, - le document de travail doit être propre et lisible. Savoirs: S0 Electrotechnique Expérimentation et mesures S1 Distribution de l énergie électrique S2 Utilisation de l énergie électrique S3 Installations et équipements électriques S4 Installations communicantes S5 Sécurité des personnes des biens et de l environnement S6 Représentation graphique et modélisation Cours TD TP Durée 2 nde Terminale 3 h NOM : Prénom :. Date : Note :./ 20 DOSSIER RESSOURCES à ne pas compléter La tension Electrique ou DDP Page 1 sur 10

2 Avant de Démarrer : Comparaison avec un circuit hydraulique, la rivière : Dans la nature pour qu un court d eau puisse s écouler d un point A à un point B il faut une différence de hauteur car l eau circule par gravité. Chez vous la gravité est créée par le château d eau qui crée une différence de hauteur (une pression) dans les canalisations d eau. Nous comprendrons assez facilement que l on puisse comparer un circuit hydraulique à un circuit électrique. - Le château d eau est le générateur, - Le robinet l interrupteur, - La baignoire le récepteur - Les canalisations d eau les conducteurs. Comme pour l eau si on veut que celle-ci puisse s écouler d un point A à un point B il faut une différence de Hauteur, pour l électricité si on veut une circulation d électricité il faut une différence de potentiel (d.d.p.) généralement appelé Tension. Prendre connaissance du cours disponible sur le guide des métiers de l électrotechnique : Cliquer sur l icône : Cliquer sur S0-1 : Circuits parcourus par un courant continu Sélectionner : Différence de potentiel. Pour mettre en évidence cette notion, vous avez à votre disposition : Une source d énergie (alimentation, pile, ), Des récepteurs (lampes, résistance, moteur.), Les appareils de mesures Les cordons pour effectuer les liaisons. Réalisez les montages suivants : A- Expérimentation n 1 : notion de différence de potentiel Batterie Batterie Que constatez-vous? La lampe est éclairée La lampe est éclairée La lampe est éteinte La lampe est éteinte Conclusion : Comme pour l eau, un courant électrique ne peut circuler que s il existe La tension Electrique ou DDP Page 2 sur 10

3 La tension électrique : La différence de potentiel (souvent appelée tension) entre deux points d'un circuit est une grandeur électrique symbolisée par U ou V, elle s exprime en volt (V). L énergie mise en jeu dans un circuit électrique est proportionnelle à la quantité d électricité qui circule et à la tension W = Q x U Avec W en en Joules ; U en Volts ; Q en Coulombs ou W en Wattheures ; U en Volts ; Q en Ampère-heure On mesure la différence de potentiel avec un voltmètre toujours branché en dérivation par rapport au point de mesure. Symbole : V Branchement du voltmètre : V Branchement correct le Voltmètre donne la valeur de la tension aux bornes de la lampe Branchement incorrect le voltmètre n indique rien du tout ou une valeur fausse. V Exercices : Dans les montages ci-dessous placez le(s) voltmètre(s) afin de mesurer la différence de potentiel aux bornes du générateur et de la lampe L2. L1 L1 L1 L2 L2 La tension Electrique ou DDP Page 3 sur 10

4 Les différentes formes de circuits Lorsque l on a plusieurs récepteurs à brancher 2 possibilités de raccordement sont possibles SERIE ou PARALLELE, Qu en est-il de ces récepteurs? Sont-ils bien alimentés? Quel sont les avantages ou les inconvénients de chacun Montage en SERIE : Montage DERIVATION ou PARALLELE : A l aide du matériel à votre disposition : Réalisez les montages suivants : B- Expérimentation n 2 : loi des tensions Le générateur à votre disposition alimente 3 lampes. Celles ci sont dans un premier temps branchées en série puis en dérivation. Relevez dans les 2 cas la tension aux bornes du générateur, et la tension aux bornes de chacune des lampes. Donnez le schéma de montages avec les appareils de mesures. Pour des raisons pratiques et de matériel vous utiliserez un seul voltmètre que vous déplacerez tout au long des mesures des points A aux points B, puis C et pour finir D Montages N 1 : montage SERIE L1 L2 L3 APPEL DU PROFESSEUR AVANT LA MISE SOUS TENSION Au point A = U G Au point B = U L1 Au point C = U L2 Au point D = U L3 Pour compléter le tableau voir le document ressource à la fin de celui-ci Calibre Echelle Lecture Coefficient Valeur A la fin de votre expérimentation, après avoir fait vos relevés, débranchez une des lampes du montage, que constatez-vous? Faites la somme des tensions obtenues aux bornes de lampes, et comparez la valeur à la tension du générateur, que constatezvous? On peut donc conclure que : Ug.U L1.U L2.U L3 La tension Electrique ou DDP Page 4 sur 10

5 Montages N 2 : montage DERIVATION L3 L2 L1 APPEL DU PROFESSEUR AVANT LA MISE SOUS TENSION Au point A = U G Au point B = U L1 Au point C = U L2 Au point D = U L3 Pour compléter le tableau voir le document ressource à la fin de celui-ci Calibre Echelle Lecture Coefficient Valeur A la fin de votre expérimentation, après avoir fait vos relevés, débranchez une des lampes du montage, que constatez-vous? Comparez les tensions obtenues aux bornes des lampes, à la tension du générateur, que constatez-vous? On peut donc conclure que : Ug U L1 U L2 U L3 CONCLUSION : Dans le montage SERIE : La somme des tensions aux bornes des lampes est égale à Si une lampe ne fonctionne plus Dans le montage DERIVATION : La tension aux bornes des lampes est égale à Si une des lampes ne fonctionne plus La tension Electrique ou DDP Page 5 sur 10

6 - + C- Symboles et Conventions + RUETPECER NOI r U TNEVNOC RUETARENEG NOI TNEVNOC S ELOB MYS - U I R a I - + G Un générateur fournit une d.d.p. ou tension et fait donc circuler un courant électrique. Dans un générateur le courant sort du (+) et rentre par le (-). Au contraire un récepteur (lampes, résistors ) reçoit le courant. Le courant et la tension sont donc fléchés dans le même sens Le courant et la tension sont donc fléchés en sens contraire. D- Forces électromotrice et contre électromotrice On appelle force électromotrice (f.e.m.) la tension que délivre un générateur à vide. La f.é.m. se repère par la lettre «E» La force contre électromotrice (f.c.é.m.) symbolise la transformation du courant en autre chose que de la chaleur (effet magnétique ou chimique). La f.c.e.m. se repère par la lettre «E» E- BRANCHES et MAILLES électriques Consulter le guide des métiers de l électrotechnique et définir une branche et une maille. En électricité, une BRANCHE est : _ Relation : Une MAILLE électrique est : Énoncé de la loi des mailles : Méthodologie : _ _ La tension Electrique ou DDP Page 6 sur 10

7 Exercices d application 1. La tension nominale d un appareil est toujours précisée. Elle est la valeur efficace de la tension de fonctionnement normal de l appareil. Une lampe marquée 24 V est branchée sous une tension de 230 V, quel sera l effet produit? La lampe éclaire normalement. La lampe éclaire moins. La lampe éclaire plus. La lampe est détruite. 2. Quelle tension de contact (en locaux secs), pouvez-vous supporter sans risque d électrocution? (Cf. document ressource à la fin du dossier) 10 V 127 V 50 V 230 V 3. Quelles sont les valeurs limites des tensions alternatives sinusoïdales appartenant au classement BTA? (Cf. document ressource) 500 V/1 000 V 50 V/500 V 1 kv/50 kv 50 kv/400 kv 4. Une lampe de poche a reçu 1,5Wh durant la circulation d une quantité d électricité de 1800C. Calculez la différence de potentiel aux bornes de la pile qui l alimente (rappel 1 Wh = 3600J) 5. Dans le montage suivant on a relevé les valeurs pour U1 = 10V ; U2 = 5V ; U3 = 8V. Quelle est la valeur de tension délivrée par le générateur? Détaillez vos calculs. Ug U1 U2 U3 Sur le même montage les valeurs mesurées sont maintenant : Ug = 48V ; U1 = 15V ; U3 = 23V quelles est la valeur de la tension manquante? Détaillez vos calculs. L3 L2 L1 6. Dans le montage suivant on a relevé la valeur pour Ug = 10V Quelle est la valeur des tensions délivrées aux bornes des lampes? Détaillez vos calculs. Ug L1 L2 U1 U2 Sur le même montage la valeur mesurée est maintenant : U1 = 15V quelles sont les valeurs des tensions manquantes? Détaillez vos calculs. La tension Electrique ou DDP Page 7 sur 10

8 EN RESUME : Dans la nature pour qu un court d eau puisse s écouler d un point A à un point B il faut une différence de hauteur (de niveau) car l eau circule par gravité. Comme pour l eau si on veut que celle-ci puisse s écouler d un point A à un point B il faut une différence de Hauteur, pour l électricité si on veut une circulation d électricité il faut une différence de potentiel (d.d.p.) généralement appelée Tension. La différence de potentiel (souvent appelée tension) entre deux points d'un circuit est une grandeur électrique symbolisée par U ou V, elle s exprime en volt (V). L énergie mise en jeu dans un circuit électrique est proportionnelle à la quantité d électricité qui circule et à la tension W = Q x U Avec W en en Joules ; U en Volts ; Q en Coulombs ou W en Wattheures ; U en Volts ; Q en Ampère-heure On mesure la différence de potentiel avec un voltmètre toujours branché en dérivation par rapport au point de mesure. Symbole : V Lorsque l on a plusieurs récepteurs à branchés, 2 possibilité de raccordement sont possibles SERIE ou PARALLELE, Quel sont les avantages ou les inconvénients de chacun Montage en SERIE : Montage DERIVATION ou PARALLELE : Dans le montage SERIE si une lampe ne fonctionne plus les autres lampes ne fonctionnent plus également La somme des tensions aux bornes des lampes est égale à la tension aux bornes du générateur. Dans le montage DERIVATION si une des lampes ne fonctionne plus les autres continuent de fonctionner La tension aux bornes des lampes est égale à la tension aux bornes du générateur. En règle générale dans le bâtiment le montage retenu pour le branchement des récepteurs est le montage DERIVATION. La tension Electrique ou DDP Page 8 sur 10

9 DOCUMENT RESSOURCE Lecture sur un appareil a aiguille Type «analogique» Ces appareils indiquent le résultat sous la forme d une déviation d une aiguille après un petit calcul est nécessaire pour avoir la valeur mesurée. Calibre Échelle Lecture Constante de lecture K Valeur que peut Nombre total de Valeur lue mesurer l appareil sur division que Nombre de divisions K = Calibre / Echelle cette position comporte le cadran qu indique l aiguille sur lequel on va lire Valeur = Lecture x K Lecture ici 52 divisions Echelle ici 100 divisions Calibre ici 300 Volts 20 A 300 V K = Calibre / Echelle 5 A 1 A 0.5 A 0.1 A 100 V 50 V 15 V 5 V Valeur = Lecture x K Calibre Echelle Lecture Coef. Valeur Pour 300V vous exercez 100d quelle 52d est la valeur 3V/d lue sur 156V l appareil ci-dessus? Vous devez trouver 156Volts Calibre Echelle Lecture Constante de lecture K Valeur La tension Electrique ou DDP Page 9 sur 10

10 Domaines de tension Valeur de la tension nominale Domaine de tension Un exprimée en Volts En courant alternatif En courant continu Très basse tension Domaine TBT Un 50 Un 120 Basse tension Domaine BTA 50 < Un < Un 750 Domaine BTB 500 < Un < Un Haute tension Domaine HTA < Un < Un Domaine HTB < Un < Un Utilisation de la TBT pour la protection contre les contacts directs et indirects : Tension limite U efficace (V) Ct Alternatif U moyen (V) Ct Continu Conditions U Normales U U Enceintes conductrices non mouillées Enceintes conductrices mouillées Exemples Locaux d habitation, bureaux, locaux industriels non mouillés. Locaux mouillés, chantiers. Piscines, Volumes enveloppes des salles d eau. La tension Electrique ou DDP Page 10 sur 10