CH9:La tension électrique U( V ) ( livre ch6 p )

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1 CH9:La tension électrique U( V ) ( livre ch6 p92-107 )
Objectifs: Noter dans le cahier de texte pour la séance prochaine: A lire Documents pages 92-93; Cahier de brouillon :exercices tests de 1 à 7p103 ( solutions p220 ). Cahier d’exercices . Ex1: 8, 10,11, 12,13 p104. Ex2: 14,15,17 et 18 p105 Ex3: 20 et 22 p106. Les exercices Tests ou " Vérifie tes connaissances "  de chaque chapitre sont à faire automatiquement sur le cahier de brouillon pendant toute l’année. Tous les schémas d'électricité sont à réaliser uniquement au crayon et à la règle. CH9:La tension électrique U( V ) ( livre ch6 p ) * Mesurer la tension aux bornes d'un dipôle isolé. * Mesurer la tension aux bornes d'un dipôle dans un circuit. *Montrer que tension et intensité sont deux grandeurs différentes. *Adapter un dipôle à un générateur donné. *Utilisation du simulateur crocodiles physics.

2 Empilement I) La tension électrique [ U ( V ) ]
Le symbole de la tension électrique est U. A) Symbole de la tension . Dans un circuit électrique, on la représente par un segment fléché de couleur verte. Par convention et pour un générateur, la tension et l'intensité sont dans le même sens. Et de sens opposé aux bornes des autres dipôles. B) Unité de la tension. [VOLTA Alessandro (Côme, ) Ne pas écrire, lire uniquement . Ne pas écrire, lire uniquement . Ne pas écrire, lire uniquement . Né le 18 février 1745 à Côme, le jeune Volta est rapidement attiré par la physique. Ses deux premiers mémoires, De vi attractiva ignis electrici (1769) et De modo constrendi novam machinam electricam (1771) lui permettent d'obtenir, en 1774, la chaire de physique à l'École royale de Côme. Empilement Napoléon Bonaparte le pensionne et il devient alors l'un des huit associés étrangers de l'Académie des sciences. En 1810, il est élevé au rang de sénateur de Lombardie et acquiert le titre de comte.

3 [ Extraits de l'académie des sciences ( Paris ,1801) ].
En 1792, Alessandro VOLTA ( ) professeur à l'Université de Pavie s'intéresse aux phénomènes créés par le contact de deux métaux différents dont l'un est humide: " L'attouchement de conducteurs différents,surtout métalliques... que j'appellerai conducteurs secs, ou de la première classe, avec des conducteurs humides , éveille le fluide électrique et lui imprime une certaine impulsion ou incitation... ". "Ainsi, chaque fois que, dans un cercle complet de conducteurs on place, un de la seconde classe entre deux de la première classe, différent entre eux .,il s'établira un fluide électrique qui ne cesse qu'en rompant le cercle et se rétablit aussitôt , chaque fois que le cercle est refermé..". C'est au début de 1800 que VOLTA mis au point son invention.Elle comprenait successivement ,empilé verticalement : Un disque de cuivre , une rondelle de feutre mouillé, un disque de zinc, et ainsi de suite.Pour chaque groupe de trois éléments,l’impulsion était de l'ordre de 0,8 V. 1) A quelle grandeur physique est associée le nom du professeur cité dans le texte ? 2) De quelle invention s'agit-il dans ces extraits, retrouver l'origine du nom. 3 ) Traduire avec le vocabulaire électrique actuel les expressions: "Il s'établira un fluide électrique qui ne cesse qu'en rompant le cercle et se rétablit aussitôt , chaque fois que le cercle est refermé"

4 A apprendre par cœur ! B) Unité de la tension électrique.
Comme toutes les unités en ( mathématiques ou sciences ), la tension électrique U possède des multiples et sous-multiples. 1k€ = € ; 1000 35,5k€ = € ; 35500 0,01k€ = € ; 10 0,001k€ = € 1 200 mm = m ; 0,200 1405 mm = m ; 1,405 75 mm = m 0,075 U = 3,45 V =… mV 3450 Pour passer de l'unité au milli, X 1000 On déplace la virgule à droite ou à gauche à droite de trois crans. U = 0,23 V =……mV 230 Pour passer des kilos à l'unité, X 1000 U = 7,2kV =…… V 7200 On déplace la virgule à droite de trois crans. U = 0,025 kV =… V 2,5 A apprendre par cœur ! U = 25 mV =…… V 0,025 Pour passer du milli à l'unité, 1000 U = 654mV =…… V 0,654 On déplace la virgule de trois crans à gauche U = 1732mV = …. V 1,732 Pour passer de l'unité au kilo ,on divise par 1000; on déplace la virgule à gauche de trois crans. U = 230 V =…… .kV 0,230

5 V -0.01 -0.00 0.00 0.00 0.00 V V COM Entrée V Sortie
C) Appareil de mesure de la tension électrique. 5 cm Unité de la tension électrique U = Volt Appareil de mesure de la tension électrique U = Volt V Voltmètre mètre V Sélecteur de mode sur OFF. V COM Entrée V COM DCV OFF W ACV DCA mA/V/ Sélecteur de mode sur 20V. Le multimètre est utilisé en Voltmètre sur le calibre 20V. -0.01 -0.00 0.00 0.00 0.00 V Sortie 20V Le calibre d'un appareil électrique est la plus grande valeur que l'appareil peut mesurer. *Calibre 20V, U doit être inférieure à 20V. En général, quand on ne connaît pas la valeur de la grandeur électrique ( I ou U ), on sélectionne le plus grand calibre. V Le voltmètre se branchera TOUJOURS aux bornes d'un dipôle; en dérivation , on utilisera toujours un fil rouge et un noir( classiques ).

6 II) Mesure de la tension aux bornes des dipôles.
A) Les dipôles sont isolés ( ne sont pas reliés à d'autres ) . On veut mesurer la tension aux bornes de plusieurs dipôles: *Générateur isolé, Lampe , DEL , Moteur et Interrupteur . Dipôle Schéma Tension U(V) Observations Générateur Lampe DEL Moteur Interrupteur

7 La tension aux bornes du générateur est égale à +6V
II) Mesure de la tension aux bornes des dipôles. A) Les dipôles sont isolés ( ne sont pas reliés à d'autres ) . On veut mesurer la tension aux bornes de plusieurs dipôles: *Générateur isolé, Lampe , DEL , Moteur et Interrupteur Dipôle Schéma Tension U(V) Observations Générateur La tension aux bornes du générateur est égale à +6V V 5,79 V 5,89 V +6 V Si on inverse le générateur ou le voltmètre ,la tension sera négative -6V V - 6 V Remarque1: Un dipôle qui possède une tension à ses bornes est appelé dipôle actif ou dipôle générateur

8 Dipôle Schéma U(V) Observations Lampe DEL Moteur Interrupteur
Lampe , DEL , Moteur et Interrupteur . Dipôle Schéma Tension U(V) Observations Lampe DEL Moteur Interrupteur V L= 0 V Remarque2: Un dipôle qui ne possède pas de tension à ses bornes est appelé dipôle passif ou dipôle "récepteur". V 0 V DEL= M V M= 0 V K = V 0 V Isolé , l'interrupteur ouvert ou fermé (STRAP , SHUNT ou fil électrique ), la tension à ses bornes est nulle. Ouvert K = 1 V 0 V Fermé

9 B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ).
On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. A 6V DC N1 bB bH aB aH B N2 *Comment représente-t-on la tension aux bornes de chaque dipôle? K V *Comment brancher le voltmètre pour mesurer les tensions aux bornes de chaque dipôle? V V L I P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 aH aB bH bB K

10 V aH aB bH bB 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. A B L
K B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . V Ug Dipôles Interrupteur Positions K = Générateur A l'endroit A l'envers Lampe UL 1 U=+6V U=+6V U=-6V U=-6V U= 6V U= 0V U=0V U= 6V U=0V U= 0V U=+6V U= 0V U=+6V

11 On laisse la lampe en place.On ajoute une DEL entre D et N5
1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E. B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 aB bH bB K A D aH V C On laisse la lampe en place.On ajoute une DEL entre D et N5 Ug Dipôles Interrupteur Positions K = Générateur A l'endroit A l'envers DEL UDEL 1 DEL U=+6V U=+6V U=-6V U= 6V U= 0V U=-6V U=0V U=0V U=+6V DEL = 1 U=+6V DEL = 0

12 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E.
B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 aB bH bB K A F aH V E On laisse la lampe et la DEL en place. On ajoute un moteur entre F et N6 C Ug Dipôles Interrupteur Positions K = Générateur A l'endroit A l'envers Moteur UM M 1 M U=+6V U=+6V U=-6V U= 6V U= 0V U=-6V U=0V U=0V U=+6V M = 1 M U=+6V M = 1

13 V aB bH bB 1) Réalisation expérimentale sur la plaque P60E.
B) Les dipôles sont branchés aux bornes du générateur (séparément ). On veut mesurer à chaque fois la tension aux bornes du dipôle ( Lampe, DEL, Moteur ) , du générateur et de l'interrupteur . N1 bB bH aH V M E N6 A N4 N2 G C N8 H K1 K2 K3 B D F K 2) Conclusion. aB U1 U2 U3 U Quand on branche un dipôle aux bornes d'un générateur, la tension à ses bornes est égale à celle du générateur. Ug P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 aB bH bB K M V Dans un circuit où les dipôles sont branchés en dérivation par rapport au générateur, il y a unicité de la tension. K1 K2 K3

14 On veut varier: 1V < Ug< 10V UL I I I
III) Adaptation d'une lampe ( ou un dipôle ) à un générateur. Quel sera l'état d'une lampe( dipôle) quand on fait varier la tension du générateur. Comment mesurer la tension aux bornes d'une lampe et l'intensité qui la traverse, . 6V DC N1 bB bH aB aH N5 A C D L A 1)Schéma et réalisation expérimentale. I K I I *Mesurer l'intensité: Ampèremètre. UA V *Mesurer la tension: Voltmètre. Ug On veut varier: 1V < Ug< 10V UL I I I 2)Tableau de mesure. P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 aH aB bH bB A K V Tension U(V) U1= 2V U2= 4V U3= 5V U4= 6V U5= 9V U6= 10V U7= 12V Intensité I(A) I1= A I2= A I3= A I4= A I5= A I6= A I7= A Observations

15 On néglige l’intensité qui traverse le voltmètre Iv= 0A.
C A I K I = 0 A I ? 10A COM A V COM UA =0V UA ? L Ug UL 3) Conclusion: La lampe brillera ( ou le dipôle fonctionnera ) normalement si elle est soumise à sa tension nominale UN et son intensité nominale IN . L ( UN = ; IN = ) . 6V 0,06A Un dipôle est adapté à un générateur quand sa tension nominale est égale à la tension appliquée. L'intensité qui le traverse est alors égale à l'intensité nominale. Remarques: On néglige l’intensité qui traverse le voltmètre Iv= 0A. Et on néglige aussi la tension aux bornes de l’ampèremètre UA = 0 V