Y-a-t-il une relation entre intensité et tension ?

Fiche-résumé: n°6

     
  1. Lampes à incandescence.

       
    1. Réaliser un circuit comportant un générateur de tension réglable (à régler sur 5V avant de faire le montage), une lampe à incandescence et un ampèremètre permettant de mesurer l'intensité du courant dans le circuit. Faire vérifier.
      Relever la valeur I1 de l'intensité du courant
       
    2. Placer une deuxième lampe, identique, en série avec la première, le générateur (toujours réglé sur 5V) et l'ampèremètre. (schéma 1). Relever la valeur I2 de l'intensité du courant. Comparer I2 et I1.


       
    3. Faire varier la tension aux bornes du générateur jusqu'à ce que la valeur de l'intensité du courant soit égale à I1. A l'aide d'un second multimètre utilisé comme voltmètre, mesurer la tension aux bornes de chaque lampe.
      Commenter le résultat.
       
    4. Régler de nouveau le générateur sur 5V, réaliser le circuit du schéma 2.


       
    5. Compléter la partie gauche du tableau ci-dessous :
      Intensité I3 dans le générateur   Intensité I6 dans le générateur  
      Intensité I4 dans L1
      Intensité I7 dans L1  
      Intensité I5 dans L2   Intensité I8 dans la résistance  


       
    6. Dans le montage précédent, remplacer la lampe L2 par une résistance marquée 22Ω, 10W et faire les mesures d'intensité permettant de compléter la partie droite du tableau ci-dessus.

     
  2. Réaliser une caractéristique intensité-tension

       
    1. Une caractéristique intensité-tension est un graphe permettant de savoir quelle sera la valeur de l'intensité dans le dipôle pour une tension donnée appliquée à ses bornes, et réciproquement.
      Pour la tracer, on doit mesurer simultanément la tension aux bornes du dipôle et l'intensité du courant qui le traverse. Représenter le schéma du montage pour une lampe à incandescence, réaliser celui-ci et le faire vérifier.
       
    2. Mesurer simultanément la tension et l'intensité pour des valeurs de tension comprises entre 0 (inclus) et 6V (inclus), en faisant varier la tension de 0,5V environ entre deux mesure. Ouvrir 123 et relever les mesures dans trois colonnes, en écrivant les intensités dans la colonne la plus à gauche et en indiquant dans la colonne de droite l'apparence du filament de la lampe (éteinte, rouge, orange...). Toutes les intensités d'une part , toutes les tensions d'autre part, devront être exprimées dans la même unité; celle-ci sera indiqué en tête de colonne, les valeurs seront écrites sans indiquer l'unité de façon à ce que le tableur les lise comme des valeurs numériques, comme dans l'exemple (fantaisiste) ci-dessous :
      I (mA) U (V) Etat
      ... ...  
      150 1.9 éteint
      180 2.5 rouge

       
    3. Réaliser un graphe de type 'XY' à côté des mesures (voir fiche résumé 6) , en indiquant comme titre de chaque axe la grandeur et l'unité correspondante. Choisir dans 'Intitulés des jeux de données' la colonne contenant les descriptions de l'apparence du filament, qui doivent alors apparaître au-dessus de chaque point correspondant sur le graphe : on a ainsi une description très complète du comportement de la lampe.
       
    4. Imprimer la feuille de calcul avec le graphe. Sauvegarder le fichier dans votre "Home" sous le nom TP6DIPOLES

     
  3. Utilisation d'une caractéristique

       
    1. Sur la caractéristique réalisée précédemment, repérer les points correspondant aux mesures des parties A1,A2,A4.
       
    2. A l'aide de la caractéristique et en expliquant la démarche suivie prévoir quelle sera l'intensité dans le circuit série du schéma 1 de la partie 1, si la tension délivrée par le générateur est 4V (les lampes sont identiques), et quel sera l'apparence des lampe Vérifier expérimentalement.
       
    3. De la même façon prévoir quelle sera l'intensité délivrée par le générateur, délivrant une tension de 4V et alimentant les deux lampes identiques branchées en parallèle comme sur le schéma 2 de la partie 1. Prévoir l'apparence des lampes. Vérifier expérimentalement.

     
  4. Caractéristiques des résistances.

       
    1. Réaliser un circuit série comprenant le générateur, les deux résistances et un ampèremètre. Pour des valeurs de la tension délivrée par le générateur comprises entre 0 (inclus) et 12V (inclus) , mesurer l'intensité du courant et la tension aux bornes de chacune des résistances, en déplaçant le voltmètre. On fera varier la tension aux bornes du générateur de 1V environ entre deux mesures.
      Dans 123, utiliser le menu Création pour créer une nouvelle feuille de calcul , relever les résultats des mesures en plaçant les intensités dans la colonne de gauche comme précédemment.
       
    2. Réaliser un graphe XY , les deux courbes correspondant à chaque résistance étant sur le même graphe. Compléter les titres des axes. La légende doit comporter pour chaque courbe l'indication de la valeur de la résistance correspondante.

     
  5. Modélisation d'une relation à partir d'un graphique

       
    1. En mathématiques , lorsqu'une courbe a la même allure que celles obtenues, de quelle forme est la relation entre x et y ? Pour vos courbes, à quoi correspondent x et y ?
       
    2. Déterminer numériquement la relation entre U et I pour chacune des résistances. Que constate-t-on ?
       
    3. Cette relation vous paraît-elle bien décrire l'ensemble des mesures effectuées partir du graphique ?
       
    4. Faire déterminer par 123 le meilleur modèle mathématique pour chacune des courbes (voir fiche résumé 6). Comment s'appelle ce modèle ?
       
    5. Les modèles fournis par 123 paraissent-ils bien décrire l'ensemble des mesures ?
       
    6. Comparer ces modèles avec ceux que vous avez déterminés au E2.
       
    7. Revenir à la feuille contenant les résultats obtenus avec les lampes à incandescence. Un modèle linéaire convient-t-il bien pour décrire la courbe obtenue ?
       
    8. Faire déterminer par 123 le modèle mathématique correspondant le mieux à la courbe. Comment s'appelle ce type de modèle ? Quelle est la relation entre x et y ? Est-elle aussi facile à utiliser que celle obtenue pour les résistances ?

 
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