MODULE 3. Performances-seuils. Les appareils de mesure. Appareils de mesure Choix et utilisation. L élève sera capable

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1 MODULE 3. Les appareils de mesure. Performances-seuils. L élève sera capable 1. de choisir un appareil de mesure ; 2. d utiliser correctement un appareil de mesure ; 3. de mesurer courant, tension et résistance.

2 1. Les appareils de mesure. Il existe deux grandes sortes d appareils de mesure : Les appareils analogiques ; Les appareils numériques. De plus en plus les appareils analogiques (à aiguille) sont remplacés par les appareils numériques (à cristaux liquides ou à affichage digital). Les premiers appareils de mesure employés étaient des appareils analogiques. Ils étaient construits à partir d un cadre mobile, équipage mis au point en 1881 par le physicien français Jacques Arsène d Arsonval. Ce cadre peut aussi servir à la fabrication d un ampèremètre à courants continu et alternatif, d un voltmètre à courants continu et alternatif, d un ohmmètre et d un pont de Wheatstone. Il est sans conteste le plus courant des équipages analogiques L Ampèremètre. L ampèremètre est un appareil de mesure de l intensité du courant. Il doit être branché en série dans le circuit, comme l illustre la figure ci-dessous. Attention, il faut respecter les polarités indiquées sur l appareil de façon à ce que l aiguille dévie toujours vers la droite. L ampèremètre doit toujours être raccordé en série avec la branche dans laquelle passe le courant à mesurer, de telle sorte que le courant conventionnel entre par sa borne positive.

3 1.2. Le voltmètre. Le voltmètre est un appareil de mesure de la tension. Il se branche en parallèle avec le composant dont on veut mesurer la tension aux bornes, comme l illustre la figure ci-dessous. Son branchement ne doit pas perturber le circuit. Pour que l aiguille dévie vers la droite, la polarité de la chute de potentiel mesurée doit correspondre à celle des bornes de l appareil L ohmmètre série. En règle générale, l ohmmètre série est conçu pour mesurer les petites, moyennes et grandes résistances. Il se branche aux bornes du dispositif à mesurer, comme le montre la figure ci dessous. Soulignons qu un ohmmètre ne doit jamais être raccordé à un circuit sous tension.

4 1.4 Les multimètres. L ampèremètre, le voltmètre et l ohmmètre sont souvent combinés en un seul appareil, le multimètre. 2. Instructions générales d utilisation d un appareil de mesure. A. Toujours choisir le CALIBRE MAXIMUM, ensuite si possible passer au calibre inférieur de façon à obtenir une plus grande précision de la mesure. B. Respecter le BRANCHEMENT de l appareil suivant sa finalité (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre, etc.). C. Respecter les POLARITES de l appareil, s il est polarisé. D. Sélectionner sur l appareil le genre de COURANT UTILISE (courant continu ou alternatif). E. Mise à ZERO de l aiguille indicatrice (pour les appareils analogiques uniquement). F. Toujours se placer FACE A L AIGUILLE indicatrice de façon à éviter les erreurs de parallaxe (pour les appareils analogiques uniquement). 3. Lectures aux appareils analogiques. A. COMPTER le nombre de DIVISIONS de l échelle. B. CALCULER le COEFFICIENT DE LECTURE de l échelle choisie. On appelle coefficient de lecture d un ampèremètre par exemple, le nombre d ampères par division de l échelle. Exemple : Ampèremètre calibre choisi 10A, total des divisions de l échelle : 100.

5 C. Effectuer la lecture c est-à-dire le nombre de divisions indiquées par l aiguille indicatrice. Exemple : L aiguille indicatrice est sur la division 26. D. CALCULER la valeur de la mesure, c est-à-dire multiplier le coefficient de lecture par la lecture. Exemple : 4. Exactitude de la mesure Origines des erreurs. Le résultat d une mesure avec n importe quel appareil diffère toujours de la valeur exacte de la grandeur mesurée. La différence entre la valeur expérimentale et la valeur réelle résulte de la somme des erreurs dues à l influence de facteurs tels que : la méthode utilisée ; les défauts de l instrument de mesure (graduation incorrecte, frottement, température, etc.). l opérateur (mauvaise position par rapport à l appareil, mauvaise manipulation, choix de l échelle, etc.). On distinct notamment l erreur absolue qui est la différence entre la valeur mesurée et la valeur correcte. Exemple : La valeur supposée exacte d une résistance est de 100 ohms et la mesure a donnée 98 ohms. On a donc une erreur relative de = -2 ohms.

6 4.2. Les différents types d erreurs. 1) Les erreurs de lecture. La lecture se fait en repérant la position d une aiguille sur l échelle de lecture de l instrument. Il est rare que l extrémité de l aiguille coïncide exactement avec un trait de la graduation. L opérateur doit alors apprécier au mieux la fraction de division : il commet une erreur de lecture. De plus, il peut commettre une erreur de parallaxe. Pour les appareils analogiques, les erreurs de lecture ont donc pour origine : l instrument (épaisseur de l aiguille et qualité de la graduation) ; l opérateur (erreur de parallaxe et erreur d appréciation de la fraction de division). 2) Les erreurs de méthodes. Elles sont souvent appelées systématiques car elles sont dues à la méthode de mesure utilisée et principalement à la consommation des appareils. L introduction d un appareil de mesure dans un circuit modifie la valeur de la grandeur mesurée. La mesure est erronée, mais peut être corrigée après calcul de l erreur ; celle-ci toujours de même sens sera suivant le cas, soit retranchée, soit ajoutée, pour retrouver une valeur plus proche de la valeur de la grandeur vraie. On dit qu on obtient une valeur corrigée de la grandeur mesurée. 3) Les erreurs instrumentales. Souvent appelées erreurs de construction elles sont dues aux imperfections des appareils de mesure. Les erreurs instrumentales sont dues à l erreur de fidélité et à l erreur de justesse. Fidélité : si pour une même valeur de la grandeur mesurée l appareil fournit dans le temps (donc à chaque mesure) la même indication, on dit qu il est fidèle. Justesse (ou exactitude) : si pour une même valeur de la grandeur mesurée, l appareil fournit une indication extrêmement proche de la valeur exacte, on dit qu il est juste. L erreur de fidélité et l erreur de justesse doivent être considérées globalement car on ne peut les connaître séparément. Le constructeur indique une limite supérieure de ces erreurs instrumentales : la classe de l appareil.

7 5. Les différents symboles Symboles relatifs au principe de fonctionnement.

8 5.2. Symboles de courants Position à donner à l'appareil lors d'une mesure.

9 5.4. Tension d'essai d'isolement subi par l'appareil (en kv) Exemple d interprétation des symboles sur un appareil. Ampèremètre à cadre mobile utilisable en courant continu et alternatif, horizontalement, classe 0,5, dont l isolement a été essayé sous V.

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