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Université des Sciences et de la Technologie d’Oran (USTO

TRAVAUX PRATIQUES

Première année

Génie Mécanique

Université des Sciences et de la Technologie d’Oran (USTO

Faculté de Physique

TRAVAUX PRATIQUES D’ELECTRICITE

Première année LMD Semestre 2

Génie Mécanique et Génie Maritime

Génie Civil

Métallurgie

Responsable : Mr. BENBEKRITE

Année universitaire

Université des Sciences et de la Technologie d’Oran (USTO-MB)

ELECTRICITE

. BENBEKRITE D.

Année universitaire : 2016-2017

Sommaire :

TP Intitulé Pages

1 Mesure d’une résistance par un voltmètre 6-8

2 Loi d’ohm et association de résistances 9-12

3 Mesure de la résistivité d’un fil électrique 13-15

4 Mesure des résistances – Montage amont et aval 16-19

5 Etude du circuit RLC 20-23

6 Charge et décharge d’un condensateur 24-27

Objectifs des travaux pratiques :

L'objectif des travaux pratiques est d'appréhender différents domaines de la physique, et d'acquérir des

méthodes expérimentales, c'est à dire en particulier :

- confronter théorie et expérience,

- choisir un appareil de mesure et réaliser des montages,

- évaluer les incertitudes liées aux mesures, ainsi que celles liées au modèle physique,

- exploiter les mesures en tenant compte des spécifications du constructeur,

- comparer des méthodes de mesure,

- apprendre à structurer ses prises de notes,

- argumenter et synthétiser sous la forme d'un rapport.

Organisation :

Le travail de TP se fait en binôme. Chaque binôme devra rédiger 2 parties (préparation et rapport) :

- une partie manuscrite comprenant sa préparation théorique (travail à domicile),

- et un rapport de synthèse des résultats (expérimentaux).

Il devra ainsi rendre en fin de séance une fiche résumant les 2 parties (feuille réponse).

Chacune des cinq manipulations de TP comprend trois parties : préparation à domicile, séance de

manipulation et rédaction du rapport.

La préparation est un travail à faire en binôme avant la séance. Les étudiants doivent chercher à faire

les exercices proposés dans le polycopié de TP dans la partie introductive. Ce travail est d'autant plus

nécessaire que la manipulation porte sur des principes non encore abordés en cours : il vise à mieux

comprendre le phénomène étudié et les objectifs du TP.

Les étudiants devront arriver à la séance de TP avec un niveau de préparation tel qu'il ne reste plus

qu'à faire les mesures et les interpréter. À chaque fois que cela est possible, il faut faire avant la séance

le tracé des courbes théoriques : les points mesurés seront alors reportés directement sur ces courbes.

La préparation rédigée sera vérifiée par l'enseignant et noté.

La séance de manipulation est un travail fait en binôme. Toutes indications utiles (notice d'appareil,

consignes) sont à prendre en compte de même que les remarques de l'enseignant. L'objectif d'un TP

n'est pas de faire tous les montages proposés mais d'apprendre à manipuler : le binôme ne commencera

pas une nouvelle partie avant d'avoir terminé la précédente. Il s'assurera en particulier de la validité

des résultats en les comparant avec les valeurs théoriques et en estimant les incertitudes chaque fois

que cela est possible.

La rédaction de la feuille réponse (compte-rendu) est donc le résultat d'un travail de binôme fait

avant et pendant la séance.

Quelques conseils pour la rédaction du compte-rendu sont donnés ci-après :

1 - Les noms des auteurs et la date de la manipulation doivent figurer sur toutes les pièces du compte-

rendu (feuille réponse + graphiques).

2 - Le rapport est destiné à un lecteur averti ayant l'habitude de lire des résultats de mesures. Il peut

faire référence aux notations et aux figures du fascicule de TP, aux tableaux de la copie d'analyse.

3 - Ne pas oublier de conclure à la fin de chaque séance.

Evaluation :

Chaque manipulation sera notée par binôme. La note d'une manipulation tiendra compte de trois

parties égales : qualité de la préparation, conduite de la manipulation, qualité du rapport.

La note finale de TP sera calculée en pondérant les notes avec un poids croissant de 1 à 3 (1 pour la

première séance, 2 pour les 2 suivantes et 3 pour les 2 dernières).

Calcul d'incertitude :

Erreurs et Incertitudes :

D’une manière générale, les mesures réalisées en Physique - au sens large - sont toujours

entachées d’erreurs. L’erreur de la mesure est la différence entre la valeur exacte recherchée et celle

obtenue en réalité. On distingue différents types d’erreurs : les erreurs systématiques, les erreurs

fortuites ou accidentelles et les erreurs sur les constantes.

Les erreurs systématiques : Ces erreurs proviennent soit du procédé de mesure, soit de

l’appareil de mesure. L’erreur systématique est constante en grandeur et en signe. Il est ainsi possible

d’apporter au résultat de la mesure une correction convenable.

Les erreurs fortuites ou accidentelles : Ces erreurs sont essentiellement variables en

grandeur et en signe. On peut réduire leurs conséquences en multipliant le nombre de mesures et en

prenant comme valeur numérique de la grandeur, la moyenne arithmétique des différents résultats.

Une mesure est caractérisée par une incertitude absolue ou une incertitude relative.

L’erreur absolue : L’erreur absolue δG commise sur la mesure d’une grandeur G est la

différence entre la valeur approchée Ga adoptée comme résultat et la valeur exacte Ge, soit :δG = Ga-

Ge. Comme Ge reste inconnue, δG est également inconnue. Toutefois, on peut toujours fixer des

limites raisonnables entre lesquelles la grandeur physique G doit être comprise.

L’incertitude absolue : On appelle incertitude absolue la valeur absolue maximale que peut

prendre l’erreur absolue, soit : ∆G = sup.δG.

L’erreur relative : L’erreur relative est égale au quotient de l’erreur absolue par la valeur

exacte: δG/Ge.

L’incertitude relative : On appelle incertitude relative le quotient de l’incertitude absolue par la

valeur approchée Ga : ∆G/Ga . ∆G et Ga étant exprimés dans la même unité. L’incertitude relative

renseigne sur la qualité d’une mesure physique, elle caractérise sa précision.

Les erreurs sur les constantes

Les constantes physiques doivent être prises avec un nombre de chiffres significatifs en

rapport avec la précision du résultat recherché. Par exemple, dans une mesure où la précision est de

l’ordre de 1/1000 on ne prendra pas π =3.14 alors que l’on peut avoir π avec autant de chiffres que l’on

veut après la virgule.

Expression des résultats

Pour qu’une mesure physique soit utilisable, il faut exprimer sans ambiguïté dans le résultat

les trois facteurs suivants : la valeur résultant de(s) mesures(s), l’incertitude absolue et l’unité.

Les incertitudes sur la mesure sont de trois ordres : l’incertitude due à la lecture, l’incertitude

due à l’appareil et l’incertitude due à la répétition de la mesure.

Incertitude due à la lecture : la lecture d’une grandeur physique à l’aide d’un instrument

présentant des graduations, s’accompagne d’une erreur dite de lecture.

Exemple : Si l’on mesure une distance x à l’aide d’une règle graduée au millimètre et que la

lecture se situe ente 52 mm et 53 mm, nous dirons par exemple que le résultat est 52.5 mm. Dans ce

cas l’erreur absolue maximale de lecture est d’une demi division (x = 0.5 mm).

Ceci s’applique aussi à des instruments tels que les chronomètres analogiques, dynamomètre

…etc.

Incertitude due à l’appareil de mesure : ce type d’erreurs est lié à la sensibilité de l’appareil

donnée par sa classe de précision.

La classe de précision d’un appareil est un nombre qui indique l’incertitude absolue que l’on

peut commettre sur la valeur lue. Elle s’exprime en pourcentage de la graduation totale. Par exemple,

pour un voltmètre de 0-300 V de classe 1.5, l’erreur absolue possible est de : 4.5 = 300x1.5/100. On en

déduit que l’on a toujours intérêt à utiliser un appareil en travaillant au voisinage de la déviation

maximale, l’incertitude relative de construction est alors la plus faible.

Exemples : Supposons que l’aiguille d’un voltmètre de classe 1.5, branché sur le calibre 300,

se trouve sur la graduation 160. L’incertitude absolue due à la construction de l’appareil vaut alors :

∆Vc = 1.5 × 300/100 = 4.5V. Supposons que sur cet appareil on apprécie facilement le quart

de division (i.e. 0.25V). Par conséquent, l’incertitude absolue due à la lecture est : ∆VL = 0.25V.

L’incertitude absolue a donc pour valeur ∆V = ∆Vc + ∆VL = 4.75V d’où une précision de mesure de:

∆V/V = 4.75 / 160 ≈ 2.9 %.

Si lors d’une mesure de temps, un chronomètre numérique affiche 1.1 s. Un appareil plus

sensible afficherait des valeurs comprises entre 1.05 s, 1.1 s. L’erreur absolue maximale dans ce cas

est de 0.05 s.

Incertitude due à la répétition de la mesure : effectuer une mesure plusieurs fois ne donne pas

forcement le même résultat. Considérons N mesures d’une grandeur G. L’erreur absolue dans ce cas

sera donnée par:

N

i

moyi GGN

1

1G

.

Un grand nombre de mesures réduit l’erreur absolue sur la grandeur G.

Erreurs sur les mesures indirectes

Si la grandeur physique recherchée G est liée à différentes quantités mesurables a, b et c,

chacune présentant une erreur absolue (∆a, ∆b, ∆c). Le calcul de l’erreur absolue sur G dépend de la

relation G = f(a,b,c). Voici quelques exemples :

G = a + b + c : ∆G = ∆a + ∆b + ∆c

G = a . b . c : (∆G/G) = (∆a/a) + (∆b/b) + (∆c/c)

G = a b/c : (∆G/G) = (∆a/a) + (∆b/b) + (∆c/c)

G = α a β : (∆G/G) = β (∆a/a)

Graphes :

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

2

4

6

8

10

12

moy

= (max

+ min

) / 2

= (max

- min

) / 2

max = G/a

min = G/a

G(u

nité

)

a (unité)

TP-1 Mesure d’une résistance par un voltmètre LMD, 1ère année 2016-2017

6

USTO-MBFaculté de PhysiqueLaboratoire de TP 7114

Electricité Semestre 2TP1—Mesure d’une résistance par un voltmètre

But de la manipulation : Mesurer la résistance interne d’un voltmètre

Mesurer la résistance par un voltmètre

Utilisation d’un voltmètre : est normalement utilisé pour mesurer une différence de potentiel

entre deux bornes d’un dipôle. Mais dans cette manipulation le voltmètre est monté en série

pour mesurer la chute de tension sur sa propre résistance (la résistance interne du voltmètre

appelée ici r).

Utilisation d’une résistance variable : Elle permet de varier le courant I qui circule dans le

circuit. La variation de I permet donc la chute de tension aux bornes de la résistance interné r

du voltmètre.

Théorie

Le voltmètre est monté en série avec la résistance variable X. Il mesure la différence de

potentiel aux bornes de sa résistance interne r , lorsque la résistance X varie le courant total I

varie et la chute de tension aux bornes de r change.

En utilisant la loi d’ohm l’intensité du courant I.est donnée par :

I= E / ( + r + x)

: Résistance interne du générateur où r >>

I ≃ E /(r + x)

Pour le voltmètre : u = r I

I = u/R ⇒ E/(r+x) = u/r Figure 1

Figure 1Équipements utilisés

01 Source de tension continue 3V 01 Résistance variable 01 Voltmètre

Manipulation

1. Réaliser les montages représentés sur la figure 1.2. Mettre le voltmètre sur le calibre 3V.3. Faire vérifier le montage par l’enseignant avant de commencer la manipulation.4. Reporter dans les tableaux les résultats de mesures ainsi que les erreurs systématiques

dans chaque cas et pour chaque résistance.


7

FEUILLE RÉPONSE Date :

Nom et Prénoms : Nom et Prénoms :

Section : Groupe :

Enseignant : Note : / 20

1- PRÉPARATION THÉORIQUE (TRAVAIL À DOMICILE)

1- Trouver la relation entre la résistance x et la résistance interne r ( x = f(r) ).………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2- Tracer le graphe théorique x = f(u). Quelle est l’allure de la courbe ?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3- Trouver l’expression de l’incertitude relative x /x ( r est considérée constante)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4- Dans quel cas l’incertitude relative est minimale ? Trouver la relation entre x et r,et déduire l’importance de cette relation du voltmètre pour mesurer la résistance………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Electricité TP1 – Mesure d’une résistance par un voltmètre


8

2- RESULTATS EXPERIMENTAUX

1- Réaliser le circuit de la figure 1.

2- Mesurer la tension u pour chaque résistance x. 1 KΩ < X < 40K Ω

3-Tracer le graphe x = f(1/U).

4-Déterminer à partir du graphe la résistance interne r.

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

5-Conclusion :................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

X (KΩ)x

U(V)

1/U (V-1)(1/U)

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TP2 : Loi d’ohm et association de résistances LMD 1ere Année 2016-2017


Electricité Semestre 2TP2 : Loi d’ohm et association de résistances

But de la manipulation : Le but de cette expérience est de confirmer la relation entre la tension aux

bornes d’une résistance et l’intensité du courant la traversant. L’étude des résistances placées en série

et en parallèle et aussi considérée dans ce TP.

Utilisation d’un voltmètre : Pour mesurer une différence de potentiel VBC entre deux point B et C

d’un circuit électrique, on doit placer le voltmètre en dérivation entre les deux points (figure 1).

Figure 1 Figure 2

Utilisation d’un Ampèremètre : Pour mesurer le courant électrique i qui circule entre les points B et C

d’un circuit électrique, on doit placer l’ampèremètre en série entre les deux points (figure 2).

Théorie

On applique une différence de potentiel (ddp) U aux bornes R et on mesure l’intensité du courant I qui la

traverse. La variation de la ddp U en fonction de I (U = f(I)) est une droite qui passe par l’origine. Sa pente

représente la résistance R.

Lorsqu’on branche un ensemble de résistance en série, résistance équivalente est égale à la somme des

résistances. Si les résistances sont branchées en parallèle, l’inverse de la résistance équivalente sera égale à

la somme des inverses des résistances. (En d’autres termes, la conductance équivalente est égale à la somme

des conductances mises en parallèle).

Équipements utilisés

- 01 source de tension continue - 02 Multimètres

- 03 Résistances aux choix - Fils de connexion et une plaque d’essai

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TP-2 Loi d’Ohm et association de résistances LMD, 1ère année 2016-2017

Feuille de réponse Date :

Nom et prénoms : Nom et prénoms :

Section : Groupe :

Enseignant : Note : /20

Partie théorique (Travail à domicile)

1. Soient trois résistances R1, R2 et R3 branchées en série. Trouver la résistance équivalente Req

de ces trois résistances (avec démonstration en utilisant les lois de Kirchhoff).

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2. Si les trois résistances R1, R2 et R3 sont branchées en parallèle, trouver la résistance

équivalente Req de ces trois résistances (avec démonstration en utilisant les lois de Kirchhoff).

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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TP2 : Loi d’ohm et association de résistances LMD 1ere Année 2016-2017

Résultats expérimentaux

Manipulation

I) Loi d’ohm :

1- Réaliser les montages représentés

2- Faire vérifier le montage par l’enseignant avant de commencer la manipulation

3- Remplir le tableau suivant. R = ……… Ω

U (V) 1 2 3 4 5

Calibrede U∆U (V)

I (mA)

Calibre I

∆I (mA)

4- Tracer le graphe U = f(I) en utilisant des incertitudes.

5- Déduire du graphe la valeur mesurée de la résistance R et l’incertitude ∆R.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

R min= ( )

R max= ( )

R moy= ± ( )

6- Conclusion :

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

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TP-2 Loi d’Ohm et association de résistances LMD, 1ère année 2016-2017

II) Montage en série :

1- Réaliser le montage ci-dessous. R1 = …….., R2= …......., R3= ………….

2- Mesurer les tensions suivantes :

U1 = ± V, calibre V



UT = ± V, calibre V

3- Comparer UT à (U1+ U2 + U3 ) . Que peut-on conclure ?

4- Calculer Req = ( ± ) Ω

5- Comparer cette valeur à la valeur théorique Req= R1+ R2+ R3

6- Conclusion

………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

III) Montage en parallèle :

1- réaliser le montage suivant :

2-Mesurer les intensités de courant suivantes :

I1 = ( ± ) mA, Calibre mA

I2= ( ± ) mA, Calibre mA

I3= ( ± ) mA, Calibre mA

IT= ( ± ) mA, Calibre mA

3- Comparer I1 à (I1+ I2 + I3 ). Que peut-on conclure ?

4- Calculer Req = ( ± ) Ω

5- Comparer cette valeur à la valeur théorique Req = 1/(1/R1 + 1/R2 +1/R3)

6-Conclusion :

TP-3 Mesure de la résistivité d’un fil électrique LMD, 1ère année 2016-2017

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Electricité Semestre 2

TP3- Mesure de la résistivité d’un fil électrique

But de la manipulation : Etudier la relation entre la résistance d’un fil métallique et sesdimensions (longueur L et section S).

1. PARTIE THEORIQUE

En appliquant une différence de potentiel U entre les extrémités d’un fil métallique, il esttraversé par un courant électrique I donné par :

I = Q / t (1)Où Q est la charge et t le temps.

Si on augmente la longueur L du fil l’intensité du courant I va diminuer et d’après la loid’Ohm la résistance :

R = U / I (2)Par conséquent la résistance du fil augmente quand la longueur du fil augmented’où :

R = K1.L (3)

Par ailleurs, si on augmente sa section S avec L fixe, la charge augmente et d’après la loid’Ohm la résistance du fil va diminuer :

R = K2 /S (4)

On déduit par les relations (3) et (4) que :

R = L/S (5)

Avec une constante appelée la résistivité du fil, qui dépend uniquement de la nature du fil.

Equipements utilisés

- 01 Source de tension continue- 02 Multimètres.- 02 fils métalliques (d1=0.25 mm et d2=0.50mm)- Fils de connexion


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Section : Groupe :


2. PARTIE EXPERIMENTALE

On rappelle le calcul des erreurs suivantes :U= Uinst + Ulect ; I = Iinst + Ilect

Uinst= classe * calibre/100 ; Ulect = ½ GraduationIinst= classe * calibre/100 ; Ilect = ½ Graduation

1- Réaliser le montage suivant :

Dans le tableau suivant, on fait varier la longueur du fil (d=0.25mm) et l’on mesure sa résistance.Remplir le tableau en prenant la différence de potentiel aux bornes du générateur E= 2 V.

Longueur L (m) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

U(V)

Calibre Voltmètre

U(V)

I (mA)

Calibre Ampèremètre

I (mA)

R()

R()

Electricité TP3 –Mesure de la résistivité d’un fil électrique

A

V

E = 2VVVV


15

2- Tracer le graphe R = f(L) avec représentations des incertitudes. Prendre L= 5 mm.

3- Comment varie la résistance R en fonction de la longueur L du fil ?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…………………………………………………………………………………………………

En utilisant deux fils de sections S1 et S2 avec L = 1 m, remplir le tableau des mesures suivant :

Diamètred (mm)

S (m2) U(V) U(V) I(mA) I(mA) R() R()

d1=0.25

d2=0.50

4- Comment varie la résistance R en fonction de la section S du fil ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5- A partir du graphe R=f(L) déduire la résistivité du fil et la pente :

Pentemin = ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Pentemax=………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………..

min =…………………………………………( )

max= ……………………………………..…..( )

moy=………………………………………….( )………………………………………………………………………………………………………

6- Donnez vos conclusions

.......................................................................................................................................................

.......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

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.......................................................................................................................................................

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TP-4 Mesures de résistances - montages aval et amont LMD, 1ère année 2016-2017

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Electricité Semestre 2TP4 – Mesures de résistances - montage aval et montage amont

But de la manipulation : Mesures de résistances par la méthode dite « amont-aval ».

Utilisation d’un voltmètre :

Pour mesurer une différence de potentiel VBC entre deux points B et C d’un circuit électrique, on doit

placer le voltmètre en dérivation entre ces deux points (figure 1). Pour que la mesure soit aussi

précise que possible, la résistance interne du voltmètre (RV ) doit être élevée. RV varie avec le calibre

utilisé.

Utilisation d’un ampèremètre :

Pour mesurer le courant électrique i qui circule entre les points B et C d’un circuit électrique, on

doit placer l’ampèremètre en série entre ces deux points (figure 2). L’ampèremètre consomme de

l’énergie sous l’action du courant i qui le traverse, Il doit donc avoir une résistance interne (RA)

faible. RA varie avec le calibre utilisé.

B C

V

Fig. 1

B CA

Fig. 2


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THÉORIE

Lorsque l’on utilise simultanément un voltmètre et un ampèremètre pour déterminer la valeur R d’une

résistance, suivant la valeur-présumée- de cette résistance et de la résistance interne du voltmètre ( RV )

et de l’ampèremètre (RA), différents types de montage peuvent être utilisés. Dans ce qui suit, on notera

R, la valeur exacte ou recherchée et Rm la valeur mesurée.

Le montage aval ou courte dérivation :

Le montage amont ou longue dérivation :

Equipements utilisés

- 01 Source de tension continue- 02 Multimètres.- 01 Boite à décades (résistances)- Fils de connexion

Manipulation

1- Réaliser les montages représentés sur les figures 3 et 42- Faire vérifier le montage par l’enseignant avant de commencer la manipulation.3- Mettre l’alimentation sous tension et régler la tension de sortie à 1 V.4- Reporter dans les tableaux les résultats de mesures ainsi que les erreurssystématiques dans chaque cas et pour chaque résistance.

Le voltmètre mesure la différence de potentiel Um aux bornes de R maisl’intensité du courant donnée par l’ampèremètre ( Im ) est différente del’intensité qui traverse la résistance R. La valeur mesurée est donc :Rm = Um / Im = R.RV / ( R+RV ). L’erreur due au montage, dite erreursystématique, sera donnée :Erreur absolue est R = Rm - R = Rm

2 / ( Rm – RV )Erreur relative est : (R / R) = - Rm / RV

Lorsque l’on utilise un montage amont, on commet une erreur

systématique par excès. Le voltmètre indique la différence de potentiel

qui existe aux bornes de R + RA, alors que l’ampèremètre mesure le

courant traversant R . La valeur obtenue étant toujours :

Rm = Um / Im = R + RA.

R étant surestimée, l’erreur systématique en fonction de la valeur

mesurée sera dans ce cas :

Erreur absolue est R = Rm - R = RA .

Erreur relative est : (R / R) = RA / (Rm - RA)

I

V

ARI - i

i

Fig. 4

I

II - i

iV

AR

Fig. 3


18



Section : Groupe :



Donner les expressions de l’incertitude absolue R = Rm - R et de l’incertitude relative R/R en fonction deR , RA et RV , pour les deux types de montages.

Montage aval

R = …………………………………………………R /R = …………………………………………………

Montage amont

R = …………………………………………………R /R = …………………………………………………

Déterminer l’expression de la résistance Rc (résistance critique) pour laquelle les deux montages sontéquivalents.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Quel montage doit- on utiliser selon que R < Rc ou R > Rc ?………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Electricité TP4 –Mesures de résistances – montages aval et amont


19

2- RESULTATS EXPERIMENTAUX

1- Montage “ aval ” ou courte dérivation :

R ( k) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Um ( V )

Im ( ma )

Rm ( k)

R / R ( % )

2- Montage “ amont ” ou longue dérivation :

R ( k) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Um ( V)

Im ( mA )

Rm ( k)

R / R (%)

Reporter sur une même feuille millimétrée les variations de l’erreur systématiquerelative R / R (%) en fonction de R pour les deux montages.

Déduire du graphe obtenu une valeur approximative de la résistance critique Rc.

……………. Rc …………….

3-Conclusion :........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

TP-5 Etude du circuit RLC LMD, 1ère année 2016-2017

20

Y2

Y1

R

L

C

2V

E

A

B

C

Canal 1 del’oscilloscope

Terre

Canal 2 del’oscilloscope


Electricité Semestre 2TP5 – Etude du circuit RLC

But de la manipulation : L’utilisation de l’oscilloscope pour étudier le circuit RLC à

basses fréquences dans le cas de la résonance.

Equipements utilisés :

- 01 Compteur digital - Fils de connexion

- 01 Oscilloscope. - 01 Voltmètre analogique.

- 01 Générateur basse fréquence. - 01 Self ( L = ………. )

- 01 Résistance (R= 10 Ω) - 01 Condensateur ( C = ………)

Figure 1


21



Section : Groupe :



1. En utilisant le diagramme de Fresnel, trouver l’impédance Z en fonction des grandeurs R,

L, C et ω du circuit de la figure 1.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………

2. Déterminer ce qui suit :

La fréquence de résonnance du circuit f0 = …………….

Les fréquences de coupure f1 et f2 :

f1 = ……… ( )

f2 = ……… ( )

La bande passante B = ………… ( )

Le coefficient de qualité : Q = ………..

Electricité TP5 – Etude du circuit RLC


22

2- PARTIE EXPERIMENTALE

1. Réaliser le circuit de la figure 1.

R =10 Ω

L =………..

C =………..

2. Remplir le tableau suivant :

f(KHz)UBC (V)IBC (A)

∆tPhi= 360 f ∆t

3. Tracer le graphe IBC = g(f) et ( )= h(f).

En déduire du graphe IBC = g(f) :

4. La fréquence de résonance du circuit f0 : f0 = …………… ( )

5. Les fréquences de coupure :

f1 = ……… ( )

f2 = ……… ( )


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6. La bande passante B = ………… ( )

7. Le coefficient de qualité : Q = ………..

8. Conclusion :..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

TP6 – Charge et décharge d’un condensateur LMD, 1ère année 2016-2017

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Electricité Semestre 2TP6 – Charge et décharge d’un condensateur

But de la manipulation : Etudier la charge et la décharge d’un condensateur à traversune résistance.

THEORIE

On suppose que le générateur de tension d’entrée Ve est parfait (résistance interne nulle) :

Charge de C à travers R : Le signal d’entrée, dit échelon de positiond’amplitude E, est représenté sur la figure 1. La réponse Vs du circuit à cesignal d’entrée est dite réponse indicielle. On suppose qu’à l’instant initial(t = 0) le condensateur n’est pas chargé ( Vs (t = 0) = 0 ). Pour Ve constant

(Ve = E), Il s’agit de trouver la solution générale de l’équation différentiellerégissant l’évolution de la charge électrique q (t) du condensateur, soit :R dq(t)/ dt + q(t)/C = E avec q(t = 0) = 0.

Ainsi la tension ou signal de sortie (aux bornes du condensateur) sera donné par : Vs (t) = E (1- e - t / RC )

Décharge de C à travers R : Le signal d’entrée Ve est représenté sur la figure2.A t = 0, le condensateur est supposé complètement chargé (Vs(t = 0) = E).Dans l’équation différentielle précédente, le second membre est nul (E = 0).

La solution de l’équation sera donnée cette fois par : Vs (t) = E.e - t / RC

EQUIPEMENT UTILISÉ

Le dispositif expérimental se compose de :- 01 Oscilloscope. - 01 Voltmètre analogique. - 01 Chronomètre.- 01 Générateur basse fréquence. - 01 Générateur de tension continue. - 01 Interrupteur.- 01 Résistance aux choix - 01 Condensateur aux choix - Fils de connexion.

MANIPULATION

A - Charge et décharge d’un condensateur : Réaliser le montage RC avec R = ………. et C = ……….Le générateur d’entrée délivrant des signaux carrés calibrés d’amplitude E = 5V et de fréquence 1 kHz.

On observera à l’oscilloscope la charge et la décharge du condensateur C à travers la résistance R.

B- Charge d’un condensateur : Réaliser le montage suivant :

R = …………, C = 2200 µF et E = 5 Volts.

Fig. 1

Fig. 2


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Section : Groupe :


1- PRÉPARTION THEORIQUE (TRAVAIL A DOMICILE)

Charge de C à travers R :

Retrouvez la solution de l’équation différentielle R.dq(t)/dt + q (t)/C = E avec q(t = 0) = 0.

On notera = RC = la constante de temps du circuit.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Calculer : Vs(), Vs(3), Vs(5) en fonction de E.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Electricité TP6 – Charge et décharge d’un condensateur


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Décharge de C à travers R :

Retrouvez la solution de l’équation différentielle R.dq(t)/dt + q (t)/C = 0 avec q(t = 0) = C.E.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Calculer : Vs (), Vs (3), Vs (5) en fonction de E.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………


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2- RESULTAS EXPERIMENTAUX

Charge de C à travers R : R = ………. et C = …………

1. Calculer la valeur théorique de………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2. Observer Vs(t) à l’oscilloscope. Tracer Vs(t) sur une feuille millimétrée.

3. Déduire la valeur de à 63% de E ( lors de la charge ).………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. Comment déduisez-vous la valeur de lors de la décharge.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. Mesurer , Vs ( ), Vs ( 3), Vs ( 5) puis comparer avec les valeurs théoriques.

Lors de la charge : ……………………………………………………………………………………….

Lors de la décharge : ………………………………………………………………………………………

Manipulation:

- L’interrupteur étant ouvert, court-circuiter le condensateur.- Mettre sous tension le générateur de tension continue.- Fermer l’interrupteur et déclencher simultanément le chronomètre (t = 0).- Mesurer la tension aux bornes du condensateur à l’aide du voltmètre branché aux bornes de C.- Relever le temps de charge à l’aide du chronomètre.- Consigner ces résultats dans le tableau suivant :

Vs(Volts)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

t (s)

2. Tracer sur papier millimétré la variation de ln (E- Vs ) en fonction du temps de charge t.

3. Déterminer à partir du graphe la valeur de τ et comparer avec la valeur théorique.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Conclusion :………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

travaux pratiques d’electricite - web.univ...

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