[PDF] TP7 – Mesures électriques. Utiliser un multimètre numé

PCSI Physique Activités expérimentales Lycée Brizeux 2016-2017 TP7 - Mesures électriques. Se fixer des objectifs • Se familiariser avec le matériel utilisé cette année en électricité. • Détermination par différentes méthodes d'une résistance inconnue. • Détermination d'une résistance d'entrée et d'une résistance de sortie. • Utiliser un multimètre numérique et comprendre son fonctionnement. o Se familiariser avec sa notice pour : § Déterminer sa résistance d'entrée selon sa fonction. § Calculer des incertitudes de mesure. § Vérifier le lien entre résolution, calibre, nombre de points de mesure 1ère partie. Mesure d'une résistance électrique par différentes méthodes. S'approprier 1. Le multimètre numérique Un multimètre permet de mesurer une tension, une intensité ou u ne résistance (panneau d'affichage à droite). Calibre - Résolution - Nombre de points de mesure : • On appelle calibre ��� la plus forte valeur pour une grandeur physique donnée que peut mesurer le multimètre. Le calibre doit être supérieur à la valeur mesurée. Le bon calibre e st le plus petit calibre p ossible , c'est-à-dire celui qu i est immédiatement supérieur à la valeur mesurée. Suivant l'appareil utilisé, le choix du calibre se fait automatiquement ou manuellement. • On appellerésolution ��� d'un appareil la plus petite variation de mesure qu'il peut déceler. • Le nombre de points de mesure ��� sur un calibre ��� pour une résolution ��� est donné par la relation : ���=%&. Principe de fonctionnement. Le mult imètre convertit toujours le signal d'entrée selon la fonction d'utilisation choisie de l'appareil en tension. a. Le voltmètre. Modélisation. Le voltmètre peut être modélisé par le schéma à droite. On modélise l'entrée du multimètre par une résistance d'entrée ���'. Elle est fixée par le constructeur et dépend du calibre choisi. On peut la connaître grâce à la notice de l'appareil. La résistance d'entrée ���' du voltmètre doit être la plus grande possible pour que le courant dérivé dans l'appareil soit négligeable.

PCSI Physique Activités expérimentales Lycée Brizeux 2016-2017 Montage. Un voltmètre se branche en dérivation sur le dipôle. Pour mesurer la tension ������B aux bornes A et B d'un dipôle, il faut brancher le voltmètre entre les points A et B. Sens de branchement, polarité. Pour mesurer ������B, il faut relier A à la borne V et B à la borne COM. Régime sinusoïdal. Le voltmètre mesure la tension efficace c'est-à-dire : ���+=,max0. b. L'ampèremètre Modélisation Le convert isseur Courant/Tension peut-être modélisé par le schéma à droite. On modélise l'entrée du multimètre par une résistance d'entrée ���1. Elle est fixée par le constructeur et dépend du calibre choisi. On peut la connaître grâce à la notice de l'appareil. La valeur de ���1 étant connue, la mesure de ���2 permet de déterminer ���. La résistance d'entrée ���1 doit être petite devant les autres résistances de la branche pour ne pas modifier l'intensité dans celle-ci. Montage. Un ampèremètre se branche en série dans le circuit. Sens de branchement et polarité. Le co urant ���, à m esurer, d éfini par une flèche su r le conducteur, doit entrer dans l'ampèremètre par la borne marquée A (ou mA ou +) et ressort ir par la borne COM (commun). Régime sinusoïdal. L'ampèremètre mesure la tension efficace c'est-à-dire : ���+=2max0 c. L'ohmmètre Modélisation Le convertisseur Résistance/tension peut être modélisé par le schéma à droite. Le courant débité par le générateur de courant idéal est continu. Son intensité dépend du calibre choisi pour la mesure. Ainsi la valeur de ������ étant connue (fixée par le constructeur), la mesure de ������ permet de déterminer ���. Montage: L'ohmmètre se branche en dérivation sur la résistance en circuit ouvert de façon à ne pas perturber l'intensité ������. 2. Montages longue et courte dérivation On cherche à déterminer la valeur ���5 d'une résistance en mesurant l'intensité ��� qui la traverse et la tension ��� à ses bornes. Il existe deux montages possibles utilisant (en plus de ���5) : un voltmètre ; un ampèremètre ; un générateur basse fréquence. è Faire le schéma des montages possibles.

PCSI Physique Activités expérimentales Lycée Brizeux 2016-2017 L'un s'appelle courte dérivation, l'autre longue dérivation. è Nommer chacun des deux montages è Analyser l'inconvénient de chacun de ces montages du point de vue de la tension et de l'intensité mesurées. è Lequel est adapté aux petites valeurs de résistances ���5 ? è Lequel est adapté aux grandes valeurs de résistances ���5 ? Réaliser-Valider Résolution-calibre-nombre de points è Choisir l'un des deux multimètres, quelle est sa résolution, le nombre de points de mesure ? Vérifier la relation entre résolution-calibre-nombre de points de mesure. Détermination d'une résistance inconnue Problématique :trouver grâce au matériel fourni la méthode la plus précise pour déterminer la valeur d'une résistance inconnue ���5 de l'ordre de 200Ω. Tous les résultats seront donnés avec leur incertitude pour un niveau de confiance de 95%. Matériel disponible : la résistance inconnue ���5 avec le code des couleurs ; un GBF ; deux multimètres avec leur notice. 1. 1ère méthode : code des couleurs è Déterminer grâce au code des couleurs la valeur de ���5 associée à son incertitude. 2. 2ème méthode : Ohmmètre è Déterminer la valeur de ���5 directement à l'ohmmètre, uti liser la notice du multimètre pour déterminer l'incertitude de mesure. 3. 3ème méthode : Montage longue dérivation è Ce montage est adapté à la mesure si la résistance d'entrée ���1 du multimètre utilisé en ampèremètre est telle que ���1≪���5. Déterminer ���1 grâce à la notice du multimètre, conclure. è Faire le montage, régler le GBF pour qu'il délivre une tension continue. è Mesurer ��� et ���, utiliser la notice des multimètres pour déterminer les incertitudes associées. è En déduire ���5 et son incertitude. 4. 4ème méthode : Montage courte dérivation è Ce montage est adapté à la mesure si la résistance d'entrée ���' du multimètre utilisé en voltmètre est tel que ���'≫���5. Déterminer ���' grâce à la notice du multimètre, conclure. è Faire le montage, régler le GBF pour qu'il délivre une tension continue. è Mesurer ��� et ���, utiliser la notice des multimètres pour déterminer les incertitudes associées. è En déduire ���5 et son incertitude.