MESURE DES GRANDEURS ELECTRIQUES. I- Les grandeurs électriques : Grandeur Unité Appareil de mesure Tension (ou différence de potentiels) : U ou V. Volt (V) Voltmètre V Intensité : I Ampère (A) Ampèremètre A II- Nature du courant électrique : 1- Courant continu : DC ou Sa valeur est constante au cours du temps. La source du courant continu est donc polarisé (borne + et borne -) Exemples de sources : batterie, piles, alimentation stabilisées. 2- Courant alternatif : AC ou ~ Sa valeur varie d une façon alternative au cours du temps. Donc les sources du courant alternatif ne sont pas polarisées. La STEG nous produit une tension alternative (c est une tension sinusoïdale : 22v/50Hz) III- Les appareils de mesure : 1- Les appareils à affichage analogique (à aiguille). 2- Les appareils à affichage numérique (ou digital). Page 1/11
3- Les appareils traceurs : ils affichent la forme du signal étudié. L appareil le plus utilisé dans ce cas est l oscilloscope. 4- Le multimètre : C est un appareil polyvalent qui permet de mesurer plusieurs grandeurs. Il est souvent à affichage numérique mais on trouve aussi les multimètres à aiguille. IV- Comment réaliser une mesure : Une mesure doit passer en quatre étapes : Choix de l appareil. Préparation de l appareil. Branchement de l appareil. détermination de la valeur mesurée. Page 2/11
V- Mesure d une tension électrique : 1- Utilisation d un appareil analogique (à aiguille) : Choix de l appareil : On utilise un voltmètre. Préparation de l appareil : - Sélection de la nature du courant (AC ou DC) - Choix du calibre adéquat : il doit être le plus proche en valeur supérieure. Si on ignore la valeur mesurée on doit commencer par le calibre le plus grand et après le branchement, on réduit jusqu à obtenir une bonne déviation de l aiguille. Remarque : une bonne lecture se fait sur le dernier tiers du cadran. Branchement de l appareil : - Un voltmètre est toujours branché en parallèle (c est-à-dire entre les bornes du dipôle). - Respecter les polarités. Si l aiguille bouge à l envers (vers la gauche) ; il suffit de permuter les bornes. détermination de la valeur mesurée : Pour un appareil analogique on doit appliquer la formule suivante : Avec : U : la valeur mesurée (en Volt «V»). C : le calibre utilisé (en Volt «V»). L : la lecture, c est la position de l aiguille. E : la pleine échelle utilisée. Il faut utiliser l échelle sur laquelle on a pris la lecture. Il n y a pas un critère de choix pour choisir une échelle ; mais faites un choix qui simplifie le calcul (par exemple si vous avez une échelle dont la valeur est égale au calibre il vaut mieux l utiliser et par la suite la valeur mesurée est égale à la valeur lue) 2- Utilisation d un appareil à affichage numérique : C est exactement la même méthode à suivre. Mais signalons ici que les appareils à affichage numérique sont généralement des multimètres, donc il faut d abord choisir la fonction désirée (voltmètre ou ampèremètre). La valeur mesurée est directement affichée sur l écran de l appareil. Le bon choix du calibre assure une meilleure précision. VI- Mesure d une intensité : Il faut respecter les mêmes étapes et remarques décrites précédemment saut que l ampèremètre doit être branché en série. I : valeur mesurée de l intensité en Ampère (A). Page 3/11
Mesure d une intensité : On connecte les bornes (ma) et (COM) et l appareil doit être connecté en série. Mesure d une tension : On connecte les bornes (V/Ω) et (COM) et l appareil doit être connecté en parallèle. Remarque : la borne (COM) représente la borne ( ) VII- Utilisation de l oscilloscope : 1- Présentation : L oscilloscope est un appareil traceur qui permet de visualiser la forme d une tension, donc il fonctionne comme voltmètre. 2- Utilisation : a- Branchement : Si l oscilloscope mesure une tension ; alors il doit être branché en parallèle. b- Lecture d une mesure : Il possède une sensibilité verticale (calibre de tension) : en Volt/div ; c est comme une échelle des tensions. Et une sensibilité horizontale (base de temps), c est comme une échelle de temps. Donc déterminer une valeur sur l écran d un oscillateur c est comme utiliser une échelle pour mesurer une grandeur sur un papier millimétré. Cas du courant alternatif : La valeur mesuré par l oscilloscope est la même que celle mesurée par un voltmètre. Cas du courant alternatif : Pour une tension alternative, l oscilloscope permet de mesurer la valeur maximale (U max ) Le voltmètre mesure la valeur efficace de la tension (U eff ) qui n est pas égale à U max Ces deux valeurs sont reliées par la relation suivante : Page 4/11
Les boutons de 9 à 13 sont identiques pour les deux voies (CH1 et CH2). Page 5/11
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Fiches BNC, utiliées pour brancher les fil de connection avec un oscilloscope VIII- Applications : Exercice1 : 1- Représenter les schéma électrique correspondant au montage suivant. 2- Ajouter l appareil adéquat qui permet de mesurer la tension aux bornes de la lampe. Page 7/11
Exercice2 : + 1- Quel est l élément manquant? 2- Compléter la représentation du circuit par l élément manquant est les différents appareils de mesure Exercice3 : 1 2 1- Identifier les appareils utilisés. 2- Que mesure A1? 3- Que mesure A2? 4- Que mesure A? 5- Ajouter l appareil qui mesure la tension aux bornes de la lampe Exercice4 : 1- Quelle est l appareil de mesure utilisée dans ce circuit? 2- Qu est-ce qu elle mesure? 3- Quelle est la nature du courant électrique? justifier. 4- Cet appareil porte les calibres suivants : 3V, 30V, 100V, 300V. quel est le meilleur calibre si l alimentation est de 12V. 5- Quelle est la valeur mesurée si sur une échelle 30, l aiguille est sur la position 11? Page 8/11
Exercice5 : 1- Que représente le schéma fonctionnel de la figure 1. 2- Identifier les appareils 1 et 2 l appareil. 3- Compléter le tableau ci-dessous. 4- Identifier ; sur la figure 1 ; la tension Ue (valeur et nature). 5- Quelle est la nature de la tension visualisée par l appareil 1? 6- Brancher l appareil sur le circuit de la figure 1 pour visualiser cette tension. 7- Déduire de l oscillogramme (la courbe) la valeur de la tension maximale (U max ). 8- Si on utilise un voltmètre, est-ce qu on va trouver la même mesure? 9- Qu elle est alors la tension mesurée par un voltmètre? Calculer sa valeur. 10- Brancher l appareil 2 pour visualiser les tensions représentées par les oscillogrammes figure 2 et figure 3. 11- On désire alimenter un moteur qui fonctionne sous une tension de 15V / DC. a- Donner la désignation du circuit C.I qu on doit utiliser. b- Par quel composant on peut remplacer ce circuit? 12- Compléter la figure 4 par tous les détails nécessaires et ajouter les deux appareils qui permettent de mesurer la tension aux bornes du moteur ainsi que l intensité du courant absorbé par ce dernier. N Symbole Désignation Fonction 1 a 2 F 3 T 4 P 5 C 6 C.I Page 9/11
Appareil 1 Figure 1 Appareil 2 Page 10/11
Figure 2 Figure3..... Entrée :. /. Sortie : / Figure 4 Page 11/11