Sciences de l’Ingénieur

Les outils de l’ingénieur :

Les lois de l’électricité Niveau : 1ère

OBJECTIFS : -Simuler des schémas de circuits électriques à l’aide d’un logiciel (PROTEUS 8) ; -Interpréter les résultats et valider les lois physiques en électricité.

Vous utiliserez le logiciel « PROTEUS 8 Professional» ainsi que le « guide_PROTEUSv7 » pour la réalisation des schémas électriques. Les parties théoriques peuvent être terminées à la maison.

CRÉATION DU PROJET

Ouvrir le logiciel Proteus 8 Professional,

Cliquer sur Fichier -> Nouveau Projet, puis donner un nom au projet : TP1_lois_elec.pdsprj (dans votre répertoire de travail personnel) puis suivant,

Choisir le modèle « Landscape A4 » puis suivant...... puis terminer.

La page de saisie de schéma apparait : cliquer sur Projet -> Éditer les propriétés du Projet et compléter les différents champs.

LIBRAIRIE : Compléter votre librairie pour les exercices avec les éléments suivants :

SWITCH (SW-SPST)

LAMP

CELL

RES

LED-YELLOW

LED-RED

Pour chaque exercice, vérifier les propriétés des différents composants de votre schéma ! [Clic droit, sur le schéma du composant].

grandeurs électriques U, I et R loi d’ohm, loi des mailles et loi des

nœuds.

ACTIVITE / TD

Les lois de l’électricité

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EXERCICE 1 : MONTAGE AVEC UNE LAMPE SEULE :

11 -Réaliser le circuit électrique en régime continu suivant : Données : Ubat1=12V lampe L1 :R=24Ω et U=12V

- Placer les appareils de mesure : DC AMMETER et DC VOLTMETER - Placer la référence de mesure : GROUND Pour information :

12- Lancer la simulation puis compléter le tableau suivant :

UBAT1 UL1 I

SW1 ouvert SW1 fermé

13-Théorie :

Rappeler la loi d’Ohm et préciser les unités des grandeurs.

Composants :

SWITCH(SW-SPST),

LAMP,

CELL

I

Les lois de l’électricité

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Calculer le courant I en utilisant la loi d’Ohm.

14-Conclusion : comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées :

EXERCICE 2 : MONTAGE en serie DE 2 LAMPES : 21. Réaliser le montage suivant :

Données : Ubat1=24V Pour les lampes :R=24Ω et U=12V :

22-Lancer la simulation et compléter le tableau suivant :

UBAT1 UL1 UL2 I

SW1 ouvert

SW1 fermé

Composants :

SWITCH(SW-SPST),

LAMP,

CELL

SW1 I

Les lois de l’électricité

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23-Théorie :

Calculer la résistance équivalente (Re) au montage des 2 lampes en série :

Calculer l’intensité du courant I dans le circuit en appliquant la loi d’Ohm:

Calculer les tensions UL1 et UL2 en appliquant la loi d’Ohm:

Donner la relation entre UBAT1, UL1 et UL2 :…………………………………………………

4-Conclusion :

24- conclusion : comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées :

- Rappeler la loi électrique pour des tensions en série. Est-elle vérifiée ici?

EXERCICE 3 : MONTAGE en PARALLELE DE 2 LAMPES : 31-Réaliser le montage suivant :

Données : Ubat1=12V Pour les lampes : R=24Ω et U=12V :

Composants :

SWITCH (SW-SPST),

LAMP,

CELL.

Les lois de l’électricité

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32-Lancer la simulation et compléter le tableau suivant :

UBAT1 I1 I2 I UL1 UL2

SW1 ouvert

SW1 fermé

33-Théorie :

Calculer la résistance équivalente (Re) au montage des 2 lampes en parallèle :

Calculer l’intensité du courant I dans le circuit en appliquant la loi d’Ohm

Calculer les courants I1 dans L1 et I2 dans L2 en appliquant la loi d’Ohm pour chaque branche :

Donner la relation entre I et I1, I2 :

I

I1 I2

Les lois de l’électricité

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34-Comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées :

- Rappeler la loi électrique pour des courants en parallèle. Est-elle vérifiée ici?

EXERCICE 4 : LE PONT DIVISEUR DE TENSION : 41-Réaliser le montage suivant :

Données : RES : R1 = 10 kΩ ; R2 (voir tableau ci-dessous).

42 -Lancer la simulation et compléter le tableau suivant pour SW1 fermé:

UR2

R2 = 10 kΩ

R2 = 1 kΩ

R2 = 22 kΩ

R2 = 100 kΩ

Composants :

SWITCH(SW-SPST),

RES,

CELL

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43-Théorie :

Calculer la tension UR2 (aux bornes de R2) pour R2 = 10kΩ:

Calculer la tension UR2 (aux bornes de R2) pour R2 = 1kΩ, 22kΩ et 100kΩ :

44-Conclusion : Comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées :

- Préciser ce qu’il se passe pour la tension UR2 quand R2 AUGMENTE ?

- Préciser ce qu’il se passe pour la tension UR2 quand R2 DIMINUE ?

- Enoncer la relation (en termes d’évolution) qui lie UR2 et R2 ?

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EXERCICE 5 : MONTAGE DE LEDS EN PARALLELE :

51-Réaliser le montage suivant : Données : UBAT1=5 V RES : R1 = 330 Ω ; R2=220 Ω.

52-Lancer la simulation et compléter le tableau suivant :

UBAT1 I I1 I2 ULED1 ULED2

53-Théorie : Données : ULED1=UD1=ULED2=UD2=2,2V ; UBAT1=5V :

Rappeler la loi des mailles :

Calculer les tensions UR1 et UR2 en appliquant la loi des mailles (tensions):

PROBE

Composants :

LED-YELLOW

LED-RED,

CELL,

RES.

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Calculer l’intensité des courants I1 et I2 :

Calculer l’intensité du courant I :

54-Conclusion :

- Comparer les valeurs théoriques et les valeurs simulées :

- Rappeler la loi des nœuds entre les courants I, I1 et I2 :

- Exprimer la loi des tensions entre UBAT1, UR1, UD1 puis UBAT1, UR2, UD2 :

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ANNEXE 1 : CERTAINS COMPOSANTS DANS PROTEUS ISIS :

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ANNEXE 2: COMPOSANTS ANIMES :