Niveau : Cycle 4-4 ième Objectifs : Thème : L énergie et ses conversions Séquence N 2 : La tension électrique Compétences visées Séances : (3h) La tension, grandeur physique et mesure Mesure de tensions et d intensité dans les circuits en boucle simple avec 2 lampes différentes Existe-t-il toujours une tension aux bornes d un dipôle dans un circuit en boucle simple?
Objectifs : Séance N 1 : La tension, grandeur physique et mesure La tension est la "force" disponible entre deux points d'un circuit. On peut la comparer à une chute d'eau et on l'appelle aussi chute de potentiel. Pas de tension, pas de force, pas de chute de potentiel donc pas de courant I) La grandeur physique: tension Une grandeur physique est un paramètre qu'on peut mesurer. La tension est une grandeur notée avec la lettre U (et surtout pas T ou t) Chaque grandeur s'exprime avec une unité de mesure La tension se mesure en Volts noté V Voir Annexe 1 sur Alessandro Volta Enfin, pour mesurer une grandeur, il faut un appareil de mesure La tension se mesure avec un multimètre en position voltmètre noté V Attention à ne pas confondre le U qui veut dire tension et le V qui veut dire Volts II) Le multimètre en position voltmètre Un multimètre est un appareil de mesure qui peut mesurer plusieurs grandeurs électriques comme l'intensité, la tension, la résistance etc. Il existe différents modèles de multimètres mais ils ont tous des éléments communs. Voici en photo le multimètre utilisé en TP comme voltmètre: 1-Sélecteur à tourner 2- Bornes COM et V
Comment brancher le voltmètre? (voir livre p 102) Ouvrir l'interrupteur (interrupteur sur ARRET) Tourner le sélecteur (1) sur une position voltmètre continu (DCV ou ) et sélectionner le calibre correspondant à votre mesure (calibre juste au-dessus de 6 ou 12V donc 20V) Placer deux fils sur le multimètre, un rouge sur la borne "V" et un noir sur la borne "COM" (2) Repérer aux bornes de quel dipôle vous voulez mesurer la tension et repérer la borne placée du côté "+" du générateur et celle placée du côté "-". Le respect des couleurs rouge et noir permet de mieux s'y retrouver dans cet exercice. Connecter le fil rouge sur la borne côté + et le fil noir sur la borne côté (si on inverse, le résultat affiché sera négatif) APPELER le professeur qui vous donnera après vérification le droit de fermer l'interrupteur Réalise le circuit simple (du chapitre I) puis insère l'ampèremètre dans ce circuit. Schématise alors le circuit réalisé. V Suit bien la procédure cidessus. - + Appelle le professeur avant de G fermer l'interrupteur UG (tension du générateur) = V L Conclusion: Un volmètre est branché en "dérivation" dans un circuit
Séance N 2 : Mesure de tensions et d intensité dans les circuits en boucle simple avec 2 lampes différentes Objectifs : Nous avons 2 lampes L1 sans point blanc L2 avec point blanc Lis les indications écrites sur chaque lampe : L1 : L2 : Retrouve ces résultats par des mesures de tension et d intensité Fais le schéma du montage Donne le résultat des mesures Quelle est la différence entre les 2 lampes? Explique la différence avec les mesures effectuées Si tu as le temps tu fais la lampe L3 (gros verre)
Séance N 3 : Existe-t-il toujours une tension aux bornes d un dipôle dans un circuit en boucle simple? Objectifs : Mesures de tension dans les circuits en boucle simple Faire l'activité 2 P95 avec vos mesures Réponses: 1) Dans le circuit ouvert, UG=6,06V et UL=0V (UG pour la tension aux bornes du générateur et UL pour la tension aux bornes de la lampe) 2) Dans le circuit fermé, UG =6,06V et UL =6,03V 3) En circuit ouvert comme fermé, le générateur a une tension de 6,06V 4) En circuit ouvert, quand aucun courant ne passe, la lampe n'a pas de tension mais en circuit fermé, sa tension vaut à peu près celle du générateur Conclusion: Aux bornes d'un dipôle, il n'existe pas toujours une tension. On distingue: * les dipôles actifs (générateur) qui ont toujours une tension * Les dipôles passifs (lampe, moteur...) qui n'ont une tension qu'en circuit fermé
Puis Faire l'activité 3 P96 Réponses: 1) Dans le circuit ouvert, on relève une intensité nulle (normal). UG = 6,06V et Ui= 6,06 V aussi (Ui pour la tension aux bornes de l'interrupteur) 2) En circuit fermé, l'intensité relevée vaut 0,54A et UG = 6,06V et Ui=0V 3) En circuit ouvert, pas d'intensité mais tension aux bornes de l'interrupteur 4) En circuit fermé, l'intensité n'est pas nulle mais la tension aux bornes de l'interrupteur est nulle. Conclusion: Il n'existe une tension aux bornes d'un interrupteur qu'en circuit ouvert. Quand le circuit est fermé, la tension aux bornes de l'interrupteur est nulle et l'interrupteur est équivalent à un fil. Donc: * interrupteur ouvert Ui= UG *interrupteur fermé: Ui=0V