TP n°2 : La loi d'Ohm
Objectif : mesurer des tensions et des intensités pour étudier les propriétés d'un
conducteur ohmique (appelé couramment résistance). I. Etude expérimentale.
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riables U et I puis entrer les valeurs mesurées dans le tableau.
IMPORTANT : saisir dans synchronie lintensité du courant en Ampère.
Exploitation des résultats expérimentaux.
Tracé de la caractéristique du conducteur ohmique
La caractéristique dun appareil électrique est le graphique de la tension UAB à ses bornes en fonction de lintensité I du courant qui le traverse UAB=f(I). Sur une feuille de papier millimétré, tracer la caractéristique du conducteur ohmique étudié.
Exploitation du tracé
Donner les propriétés de la courbe tracée.
Les affirmations suivantes sont-elles justes ou fausses ?
VraiFauxVraiFauxUAB dépend de ICest le graphe dune fonction affineUAB est proportionnelle à ILe rapport UAB /I est constantI diminue quand UAB augmenteCest le graphe dune fonction linéaireI dépend de UABUAB =k.I avec k un nombre constantUAB =a+b.I (a(0)UAB est une droite
Donner léquation de la droite obtenue.
Quelle loi vient-on de retrouver ? Exprimer UAB en fonction de R et I.
3) Tracé de la caractéristique avec synchronie
Utiliser la fiche méthode n°2 pour tracer le graphe UAB =f(I).
On souhaite retrouver la loi précédente, Synchronie peut le faire à votre place. Utiliser la fiche n°3.
Noter léquation de la courbe modélisée. Comparer vos résultats à ceux obtenus au II. 2)
4) Utilisation de la feuille de calcul de synchronie.
La relation entre UAB et I précédemment trouvée est valide si elle se vérifie pour tous les points expérimentaux. On peut ainsi calculer la valeur de R pour chaque mesure.
Utiliser la fiche méthode n°4 pour créer la variable R puis la calculer. Commenter vos résultats.
5) Mesure à lohmmètre
Retirer le conducteur ohmique pour mesurer à lohmmètre sa résistance. Comparer la valeur mesurée à la valeur calculée.
III. Conclusion : ce quil faut retenir de ce TP.
Compléter le tableau ci-dessous :
Connaissances expérimentalesConnaissances théoriquesQue signifie lexpression « Tracer un graphique U=f(I) » ?
Que signifie lexpression « Modéliser un graphique » ?
Branchement de lohmmètre :
Loi dohm
Fonction linéaire U=
Exercices dapplication :
On considère le montage ci-contre :
Donner lexpression de la tension UPN en fonction de UPR,, URS et USN.
En déduire la valeur de UPN.
Tracé de caractéristique
On a mesuré, en volts, la tension UAB aux bornes dun conducteur ohmique et, en milliampère, lintensité I du courant qui la traverse. On a trouvé les valeurs suivantes :
I (mA)051014182530U( V)012345,56,5
Schématiser le circuit qui a permis de faire ces mesures en précisant les branchements des appareils de mesure.
Tracer la caractéristique U=f(I) de ce conducteur ohmique.
Déduire du graphique la valeur de la résistance R du conducteur étudié.
Sur ce conducteur ohmique, le constructeur a inscrit 220 ( ( 5 %.
Donner lencadrement de la valeur de la résistance certifié par le constructeur. Est-ce en accord avec votre résultat ?
On place ce conducteur ohmique aux bornes dun générateur de délivrant une tension de 3,5 V.
e) Quelle est lintensité du courant traversant le conducteur ohmique.
Correction des exercices dapplication du TP n°2 (loi dohm)
A.
Daprès la loi dadditivité, UPN=UPR+URS+USN
RS est un fil, on a donc URS=0 V. Au bornes de R et P puis de S et N on a un conducteur ohmique. On peut donc appliquer la loi dohm pour chacun des dipôles.
On en déduit donc UPN=R1I + R2I=(R1+R2).I=(10+20).0,5=30.0,5=15 V
B.
d) On calcule les 5 % de 220 ( : INCORPORER Equation.3 (. La valeur de la résistance est donc comprise entre 220+11=331 ( et 220-11=209 ( : 331 ( > R > 209 (. Notre valeur expérimentale R=217,4 ( est bien comprise entre 331 ( et 209 (.
e) Le conducteur ohmique est branché aux bornes du générateur, il est donc soumis à une tension U=3,5 V. Daprès la loi dohm U=R.I donc INCORPORER Equation.3
-
+
A
V
R = 47 (
calibre 200 mA
A
B
U
I
20 (
10 (
+
-
P
N
R
S
I=500 mA
I=500 mA
S
R
N
P
-
+
10 (
20 (
I
UPR
UNS
On cherche les tensions positives en utilisant la convention récepteur pour chaque conducteur ohmique (il sagit des tensions UPR et UNS)
On applique la loi dohm pour chaque conducteur ohmique de résistance R1=10 ( et R2=20 (
UPR=R1.I et UNS=R2.I
V
A
+
-
Il faut mesurer I en faisant varier U (on peut aussi parfois mesurer U en faisant varier I).
Le tracé de la caractéristique fait apparaître des points qui sont alignés et dont la droite qui les joint au mieux passe par lorigine.
Léquation de la courbe que lon obtient (qui est ici une droite) est alors U=k.I
Pour déterminer k, on prend un point de la droite :
si U=6 V, I=27,6 mA=0,0276 A donc k= INCORPORER Equation.3 =6/0,0276=217,4
doù U=217,4.I La résistance du conducteur ohmique est donc R=217,4 (
