Mesure de résistances

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Jean-Michel Éthier
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1 GEL 1002 Trvux prtiques Lortoire 2 1 Trvux prtiques Lortoire 2 (1 sénce) Mesure de résistnces Ojectifs Les ojectifs de cette phse des trvux prtiques sont : ) d utiliser déqutement l plquette de montge ; ) de mesurer correctement l vleur de résistnces ; c) d évluer les perturtions d un multimètre suivnt des techniques de mesure ; d) d estimer justement les incertitudes de mesure. Préprtion vnt de vous présenter u lortoire, chque équipe doit : ) s ssurer d voir mîtrisé tous les éléments requis ux trvux prtiques précédents ; ) lire tout ce document ; c) Regrder l documenttion technique des composnts et des ppreils (résistnces, plquette de montge, loc d limenttion et multimètre); d) répondre ux questions identifiées pr le symole «P» indiqué dns l mrge de ce document vnt de vous présenter u lortoire et rédiger une feuille sur cette préprtion pour l remettre à l ssistnt u déut de l sénce. Mtériel L rélistion de ces trvux prtiques requiert l utilistion de ) 1 multimètre DMM-4040 ; câles ; ) 1 loc d limenttion ; c) plquette de montge ; fils ; d) résistnces diverses (1/4 W, 5%) e) résistnces de 1 ohm (10 W, 10%) et 68 ohms (5W, 10%) f) potentiomètre de 100 ohms ( 1 tour, 5W)

Préprtion vnt de vous présenter u lortoire, chque équipe doit : ) s ssurer d voir mîtrisé tous les éléments requis ux trvux prtiques précédents ; ) lire tout ce document ; c) Regrder l documenttion

2 GEL 1002 Trvux prtiques Lortoire 2 2 Protocole Pour chque montge que vous rélisez, vous devez vous ssurer que les instruments et les composnts sont utilisés à l intérieur de leurs plges normles d opértion. Fites prticulièrement ttention u cournt mximl des mpèremètres et à l puissnce nominle des résistnces. En guise de protection, vous devez juster le cournt mximl que pourr délivrer le loc d limenttion. Il suffit de réduire l référence de cournt à l vleur désirée tout en courtcircuitnt les ornes + et de l source. près ce réglge, n ouliez ps d enlever le fil servnt u court-circuit. Lorsque vous utilisez le loc d limenttion, ssurez-vous de le mettre en mrche vec l tension à son minimum. Ensuite, ugmentez l tension grduellement jusqu à ce qu elle tteigne l vleur désirée. ous devez vous procurer un ensemle de 3 résistnces ynt les vleurs nominles suivntes : 1 Ω (10 W, 5%), 20k Ω (1/4 W, 5%) et 20 MΩ (1/4 W, 5%). Il est essentiel que vous utilisiez les mêmes composnts pour toutes les mesures de cette sénce. P P P ) Pour chque vleur de résistnce, clculez l tension mximle à ppliquer à ses ornes pour qu elle dissipe une puissnce inférieure à 5% de s puissnce nominle, fin de ne ps chnger s tempérture 1. vnt d utiliser un multimètre en guise d mpèremètre, il fut toujours vérifier le clire de son fusile de protection. ssurez-vous que s vleur est suffisnte pour le cournt que vous llez mesurer! (Il est déconseillé d utiliser vos multimètres personnels comme mpèremètre pour cette expérience). Quelles sont les crctéristiques limites en tension et en cournt, de l source et du multimètre DMM-4040? En déduire, les vleurs de tension que vous llez utiliser pour chque vleur de résistnce. ) Selon les spécifictions du fricnt du multimètre DMM-4040, quelle est l incertitude d une mesure de résistnce? c) Mesure directe de résistnce. Mesurez les vleurs des 3 résistnces en utilisnt l fonction ohmmètre du multimètre et une technique de mesure à 2 fils. Répéter ces mesures en ppliqunt une technique de mesure à 4 fils. Quelles mesures de résistnces rélisées ont été ltérées significtivement pr l résistnce des câles? d) Mesure indirecte de résistnce vec mesure non iisée de l tension. ous devez évluer les 3 résistnces en utilisnt le montge illustré à l figure II. + COM s I R R + R Figure II. Mesure de résistnce vec mesure non iisée de l tension. 1 Une vrition de l tempérture de l résistnce influence s vleur.

En guise de protection, vous devez juster le cournt mximl que pourr délivrer le loc d limenttion.

3 GEL 1002 Trvux prtiques Lortoire 2 3 Ces mesures sont rélisées hituellement vec deux multimètres. Cependnt, il est possile de les fire directement vec le multimètre DMM-4040 en rnchnt correctement l orne d entrée commune pour des mesures simultnées de tension et de cournt. Il suffit ensuite d ppuyer sur l touche DC ou DCI pour fire une lecture de tension ou de cournt continu. Pour chque résistnce, limentez le montge vec une tension de source S ppropriée, en tennt compte des vleurs mximles clculées à l étpe ). Mesurez l tension R et le cournt I' R et estimez l incertitude de chque mesure. Clculez ensuite les vleurs des 3 résistnces vec leurs incertitudes. e) Mesure indirecte de résistnce vec mesure non iisée du cournt. ous devez évluer les 3 résistnces en utilisnt le montge illustré à l figure II. s + R I R COM + R Figure II. Mesure de résistnce vec mesure non iisée du cournt. Pour chque résistnce, limentez le montge vec une tension de source S ppropriée, en tennt compte des vleurs mximles clculées à l étpe ). Mesurez l tension ' R et le cournt I R et estimez l incertitude de chque mesure (utilisez les échelles du voltmètre et de l mpèremètre procurnt l meilleure précision). Clculez ensuite les vleurs des 3 résistnces vec leurs incertitudes. f) Influence de l résistnce interne du voltmètre: Si on suppose que l résistnce d entrée Rv du voltmètre (Fig II.c) est de l ordre de 20 M pouvez-vous indiquer les mesures indirectes de résistnces des étpes d) et e) qui ont été ltérées significtivement 2 pr cette résistnce? oltmètre réel oltmètre idél R Figure II c. Modèle du comportement électrique de l entrée du voltmètre. g) Influence de l résistnce interne de l mpèremètre et des câles. Un mpèremètre idél est crctérisé pr une résistnce interne nulle. insi, théoriquement, l chute de 2 Un iis significtif est un écrt supérieur à l incertitude.

Il suffit ensuite d ppuyer sur l touche DC ou DCI pour fire une lecture de tension ou de cournt continu.

4 GEL 1002 Trvux prtiques Lortoire 2 4 tension ux ornes d un mpèremètre idél connecté dns une rnche de circuit est nulle et il ne perture ps le fonctionnement. Cependnt, un mpèremètre réel possède une résistnce interne et des résistnces de câle non nulles. Cel entrîne une file chute de tension à ses ornes, qui ne peut ps être négligée dns certin cs. Le modèle électrique d un mpèremètre numérique peut être représenté pr un mpèremètre idél (de résistnce interne nulle) en série vec une résistnce R (voir l figure II d). mpèremètre réel mpèremètre idél R Figure II d. Modèle du comportement électrique de l entrée de l mpèremètre. En supposnt que l résistnce totle R est égle à 400 m, quelles mesures indirectes de résistnces rélisées dns les étpes d) et e) ont été ltérées significtivement 2 pr l vleur de l résistnce équivlent R de l mpèremètre? h) En conclusion, comprez les vleurs des 3 résistnces otenues ps mesures indirectes vec les vleurs mesurées directement. Fournissez, pour chque résistnce, l vleur l plus précise que vous yez otenue pr mesure indirecte, en indiqunt l méthode utilisée pour l otenir. i) Identifiction des ornes d un potentiomètre. Étudiez à l ide de l ohmmètre le fonctionnement et le mode de connexion du potentiomètre (figure II-e). Identifiez les ornes de résistnce fixe et l orne de résistnce vrile (curseur). Déplcer le curseur fin de vrier l résistnce entre les vleurs minimum et mximum W Ω Ω Figure II e. Montges permettnt d identifier les ornes de connexions du potentiomètre de W j) Montge vec un rhéostt. On peut utiliser un potentiomètre comme une résistnce justle. Réliser le montge de l figure II-f en utilisnt une résistnce justle R h de 100 5W. Régler l tension d limenttion à 5 et juster l vleur de l résistnce R h pour otenir un cournt de 50 m. Dérncher ensuite le rhéostt du montge et mesurer l vleur de résistnce justée à l ohmètre. Confirmer ce résultt pr un clcul théorique pour déterminer le cournt dns

Le modèle électrique d un mpèremètre numérique peut être représenté pr un mpèremètre idél (de résistnce interne nulle) en série vec une résistnce R (voir l figure II d).

5 GEL 1002 Trvux prtiques Lortoire 2 5 le circuit. Commenter en fonction de l incertitude des résistnces utilisées et de l mesure de cournt W R h W Figure II f. Montge vec un rhéostt otre rpport doit être succinct. Utiliser l pge suivnte comme pge couverture en remplissnt l section «Équipiers». otre rpport doit contenir des tleux présentnt toutes les mesures ccompgnées des incertitudes correspondntes. Les vleurs clculées doivent ussi être fournies vec les incertitudes otenues. Présentez ussi les schéms des circuits que vous utilisez lorsqu ils ne sont ps fournis dns le protocole.

Utiliser l pge suivnte comme pge couverture en remplissnt l section «Équipiers».

6 GEL 1002 Trvux prtiques Lortoire 2 6 Lortoire 2 : Mesures de résistnces Équipiers: Nom: Mtricule: Nom: Mtricule: pprécition: Préprtion (+ -) : /2 (Feuille de préprtion seulement) Sections c : /1 Section d : /2 Section e : /2 Sections f, g, h et i : /2 Sections j, k : /1 Pénlités : ttitude u lortoire (respect des règles de sécurité) : Qulité de l présenttion (préprtion et rpport finl) : Ponctulité ; Présence u lortoire : Remise de l préprtion : Remise du rpport finl : Totl : /10 Signture du dépnneur : Commentires:

Sections j, k : /1 Pénlités : ttitude u lortoire (respect des règles de sécurité) : Qulité de l présenttion (préprtion et rpport

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