Les circuits électriques à la carte - Phychim - Académie de Versailles
La fiche technique « comment mesurer une tension électrique ? » a déjà été ....
Ecris la loi qui s'applique dans un tel circuit pour la tension électrique. Par quelle
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On a déchiré mon cours
Niveau : quatrième
Partie du programme : Les lois du courant continu
Compétences expérimentales (tirées du BO) :
Brancher un multimètre utilisé en voltmètre
Mesurer une tension électrique.
Vérifier lunicité de la tension en courant continu dans un circuit en dérivation et ladditivité de la tension dans un circuit en série.
Pré requis :
Tension : mesure et unité.
Mesure dune tension avec un multimètre.
La fiche technique « comment mesurer une tension électrique ? » a déjà été utilisée au cours dune activité pour la compétence : « reconnaître quil peut y avoir une tension entre 2 points entre lesquels ne passe aucun courant et inversement ».
Matériel : par groupe de 2
1 générateur
2 lampes
1 multimètre
6 fils de connexion
1 fiche technique
Comment mener lactivité ?
Le professeur distribue un énoncé par groupe de deux élèves.
Il propose aux élèves une lecture silencieuse du texte. Lélève doit souligner au crayon à papier les mots suivants « tension aux bornes de, série et dérivation ».
Le professeur choisit un élève pour lire le texte à lensemble de la classe.
Les élèves doivent élaborer un protocole expérimental et la liste du matériel sur un cahier de brouillon. Le professeur pourra se contenter des schémas des circuits, dans la mesure où lélève aura indiqué les points de branchement du multimètre.
Une fois validé par le professeur, les élèves peuvent venir chercher le matériel.
Le professeur fera écrire ces lois dans le classeur des élèves.
Il proposera une série dexercices pour fixer ces lois et préparer les élèves à une évaluation.
Il existe sur Internet des exercices :
Vous trouverez à la fin de ce document une HYPERLINK \l "exercices" série dexercices accompagnés de leur correction.
Document élève :
Fiche méthodeComment mesurer la tension électrique ?
Pour mesurer la tension aux bornes dun dipôle, on utilise un Voltmètre.
On branche le voltmètre en dérivation aux bornes du dipôle où lon veut mesurer sa tension électrique.
Pour cela, branchez un fil rouge à la borne V (n°3) et un fil noir à la borne COM (n°4) du voltmètre.
Si vous obtenez une valeur négative de la tension, permutez les fils !
Lunité de la valeur affichée est le Volt (V).
Ne rien écrire sur cette feuille à rendre à la fin de lactivité
Exemple :
Mesure de la tension aux bornes de la lampe 2.
Schéma du circuit ainsi réalisé :
Document élève :
Activité
Quatrième On a déchiré mon cours.
Utilise la fiche technique « Comment mesurer la tension électrique ? ».
Sur ton cahier de brouillon, représente les schémas des circuits et indique les emplacements du multimètre.
Ton compte-rendu devra comprendre :
Lobjectif de lactivité,
Les schémas des circuits électriques réalisés avec la place des appareils de mesure (on pourra représenter plusieurs voltmètres sur le même schéma),
Les valeurs des tensions mesurées sans oublier lunité (exemple U1 =
V),
les phrases reconstituées. Série dexercices sur la tension
Exercice n°1 :
Réponds aux questions en rédigeant des phrases.
Quel est le nom de linstrument qui permet de mesurer une tension électrique ?
Comment doit-on brancher cet instrument ?
Exercice n°2 :
Réponds aux questions en rédigeant des phrases.
Quelle est lunité de la tension électrique ?
Quel est le symbole de cette unité ?
Exercice n°3 :
Réponds à la question en rédigeant une phrase.
Que signifie la notation « UG » ?
Exercice n°4 :
Recopie et complète le schéma suivant avec le sens du courant électrique et un voltmètre mesurant la tension aux bornes de la lampe n° 1.
Exercice n°5 :
Réponds aux questions en rédigeant des phrases.
Est-ce un montage en série ou en dérivation ?
Comment peut-on le démontrer ?
Ecris la loi qui sapplique dans un tel circuit pour la tension électrique.
Par quelle relation littérale (avec des lettres) peut-on remplacer cette loi ?
Exercice n°6 :
Calcule et écris les valeurs des tensions manquantes.
Exercice n°7 :
Calcule et écris les valeurs des tensions manquantes.
Correction des exercices sur la tension électrique.
Exercice n°1 :
le voltmètre mesure la tension électrique.
Le voltmètre se branche en dérivation.
Exercice n°2 :
lunité de la tension électrique est le volt.
Le symbole du volt est le « V ».
Exercice n°3 :
UG signifie la tension aux bornes du générateur.
Exercice n°4 :
Exercice n°5 :
Cest un montage en dérivation.
Si on devisse une lampe, lautre lampe reste allumée.
Dans un montage en dérivation, la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes des lampes.
Cette loi peut être remplacer par la relation littérale : UG = U1 = U2
Exercice n°6 :
Exercice n°7 :
Autres propositions dexercices qui demandent aux élèves de rédiger :
Exercice n° 1Enoncé
On construit le circuit suivant :
On donne pour ce circuit, les valeurs des tensions aux bornes du générateur et aux bornes de la lampe L2 :
UG = 12 V U2 = 7,6 V
Calculez la tension U1 aux bornes de la lampe L1.
Réécrivez la correction en complétant les phrases :
On cherche la valeur de la
.. aux
. de la lampe L1 , notée
..
Dans un circuit en
.. , la
. aux bornes du générateur est égale à la
. des
. aux bornes des récepteurs :
Cette loi ce traduit par la relation littérale :
.. =
.. +
..
Soit :
U1 = U
U
...
Application numérique :
U =
.
.
U =
. V
La tension aux bornes de la lampe L1 est égale à
Volts.
Exercice n° 1Correction rédigée
On cherche la valeur de la tension aux bornes de la lampe L1, notée U1.
Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs.
Cette loi ce traduit par la relation littérale :
UG = U1 + U2
Soit :
U1 = UG U2
Application numérique :
U = 12 7,6
U = 4,4 V
La tension aux bornes de la lampe L1 est égale à 4,4 Volts.
Exercice n° 2Enoncé
Mathieu a mesuré la tension aux bornes du générateur (notée UG )et la tension aux bornes de la lampe L1 ( notée U1 ) .
Il a trouvé : UG = 6 V
U1= 1,8 V
Aidez Mathieu à calculer la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2 ( on la notera U2 ).
Exercice n° 2Correction rédigée
On cherche la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2, notée U2 .
Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des lampes.
Cette loi se traduit par la relation littérale :
UG = U1 + U2
Soit
U2 = UG U1
Application numérique:
U2 = 6 1,8
U2 = 4,2 V
La tension aux bornes de la lampe L2 est égale à 4,2 Volts.
Exercice n° 3Enoncé
Au cours dune activité, Jeremy doit réaliser le circuit électrique dessiné ci-après.
Lénoncé de lactivité indique la valeur de la tension aux bornes du générateur (notée UG ) . On a : UG = 12 V
Représentez le schéma associé au circuit en rajoutant un voltmètre qui mesurera la tension aux bornes de la lampe L2 (vous noublierez pas dindiquer les bornes du voltmètre et le sens du courant électrique dans le circuit).
Aidez Jeremy à calculer la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2 (On la notera U2 ) .
Exercice n° 3Correction rédigée
On cherche la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2 , notée U2.
Dans un circuit en dérivation, la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes de chaque lampe.
Cette loi se traduit par la relation littérale :
U2 = U1 = UG
Application numérique:
U2 = 12 V
La tension aux bornes de la lampe L2 est égale à 12 Volts.
Exercice n°4Enoncé
En appliquant les lois relatives à la tension électrique, complétez les valeurs des tensions électriques :
En appliquant les lois relatives à lintensité du courant électrique, complétez les valeurs des intensités des courants :
Exercice n° 4Correction rédigée
IG
U1 = 6,2 3,8 = 2,4 V
I2
IG
I2
I1
I3
IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = 0,120 A
I3 = 0,040 A
IG
IG
I2
I1
I3
IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = .................
I3 = .................
UG = 6,2 V
+
U1 = ?
U2 = 3,8 V
UG = 6,2 V
+
+
U2 = ?
U1 = 3,5 V
UG = ?
U1 = 3,3 V
U2 = 8,7 V
UG = ?
+
+
U2 = ?
U1 = ?
UG = 6 V
+
U2
U1
UG
O
Lampe n°2
+
Refaites les mesures de tensions pour reconstituer les deux phrases de ton cours.
Borne COM COM
Borne V
V
+
Lampe 1
Lampe 2
-
+
Lampe n°1
F
U1 = 3,3 V
U2 = 8,7 V
UG = 8,7 + 3,3 = 12 V
+
U2 = 3,5 V
+
Lampe L1
Lampe L2
I1
I3
IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = 0,120 A
I3 = 0,040 A
L1
L2
+
Borne COM
Borne V
V
Lampe n°1
F
O
Lampe n°2
+
+
U2 = 6 V
U1 = 6 V
UG = 6 V
+
Lampe L2
Lampe L1
-
+
V
Borne COM
Borne V
L1
L2
+
Générateur
UG = 6 V
U1 = .................
U2 = 3,5 V
U3 = .................
L1
L3
L2
+
Générateur
UG = 6 V
U1 = 6 V
U2 = 3,5 V
U3 = 2,5 V
L1
L3
L2
+
Dans un circuit composé dun
générateur et de deux lampes en série,
est égale à
la tension aux bornes des lampes.
des tensions aux bornes des lampes.
la tension aux bornes du générateur
la tension aux bornes du générateur
est égale à la somme
Dans un circuit composé dun générateur
et de deux lampes en dérivation,
N° 4
Avant de brancher le voltmètre
, mettre:
Le bouton n° 1 sur la position DC ( tension continue ).
Le bouton n° 2 sur le calibre 20 V.
N° 1 : DC
N° 2
N° 3
20
L1
UG = 3,5 V
I2
I1
I3
IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = .................
I3 = .................
L1
L3
L2
+
L3
L2
+
