sciences physiques et chimiques
Clg TREMOLIERES
COURS EXERCICES COMPTE-RENDU EVALUATIONS METHODES
L1 -
+
L'ampoule brille
Figure 1
L1 -
L3
+
L1 Les ampoules ne brillent pas, le filament de l'ampoule L3 est coupé, l'ampoule L3 est « grillée »
L3
Figure 2
L1
-
L1
+
L2
Circuit en boucle simple « en série »
L2 L3
Les ampoules brillent faiblement, la tension nominale des ampoules est de 4,5V. La tension du générateur est insuffisante.
Figure 3
-
L1
+
L1 L2 L2 L3 Figure 4
Sciences physiques et chimiques
L3 Circuit - boucle en dérivation Les ampoules L1 et L2 brillent.
Rappels d'électricité.
2013/14
-
+
+
-
Sens de circulation du courant
M
M
Le moteur tourne dans l'autre sens Le moteur est POLARISE Figure 5
L1 -
+
L1
La diode est POLARISEE
La diode est dans le sens passant, l'ampoule brille.
-
+
L1
Sens de circulation du courant
Figure 6
La diode est dans le sens bloquant, l'ampoule ne brille pas
Sens de circulation du courant
-
+ La del est POLARISEE
La del brille
-
+
Figure 7
La del est dans le sens bloquant elle ne brille pas
L1 -
+
L1
L'interrupteur est fermé, si j'appuie sur le bouton poussoir, la lampe brille
-
+
L1
Figure 8
L'interrupteur est ouvert, la lampe ne brille que j'appuie ou non sur le bouton poussoir.
Sciences physiques et chimiques
Rappels d'électricité.
2013/14
Comprendre la tension et l'intensité du courant.
012
J'utilise le multimètre pour mesurer une tension Le voltmètre est branchée en dérivation V
V
600
Je positionne les fils COM et V
012 600
Je positionne le sélecteur sur V --Je sélectionne le calibre le plus grand (600)
VΩ
COM 10A mA
VΩ
COM 10A mA
J'adapte le calibre à la valeur mesurée. -
+
Aux bornes du générateur, la tension est de 12 Volts. Je place le sélecteur sur le calibre 20 Volts La valeur affichée est plus précise 12,32 Volts
12.32 V 20
VΩ
Aux bornes du générateur, la tension est de 12 Volts Aux bornes de l'ampoule, la tension est de 12 Volts Lorsque j'enlève l'ampoule, la tension aux bornes de la lampe est toujours de 12 V
COM 10A mA
Y a-t-il une tension aux bornes de la lampe ? « Y a-t-il du courant ? » Y a-t-il un courant électrique qui circule ?
012 V La tension reste de 12
012 V
600
600
Volts, à l'image d'une prise de courant murale, il y a
La lampe est absente, le VΩ
COM 10A mA
une tension électrique entre
COM 10A mA
circuit est ouvert donc il n'y a pas circulation électrique
les fils mais pas de circulation électrique
VΩ
-
+
« il n'y a pas de courant »
Mesurer l'intensité d'un courant électrique
0.17
Découvrir le multimètre utilisé en ampèremètre. Activité P94 : 1. Les bornes A et Com, le curseur et le calibre souhaité. 2. L'unité de l'intensité est l'Ampère.
10A
3. 2 fils sont à brancher sur l'appareil mais un seul fil supplémentaire est
AVΩ
COM
mA 10A
nécessaire. 4. Voir figure ci-contre 5. Préparer l'appareil (positionner les fils et sélectionner le calibre) puis brancher l'ampèremètre en série
0.25 10A
AVΩ
COM
mA 10A
+
Je lis 0,25 sur l'appareil :
L'ampèremètre est placé en série dans le circuit
0,25 A 0,25 Ampère 250 mA
250 milliampères
Si je dévisse l'ampoule,je lis 0 A sur l'ampèremètre, l'intensité devient nulle Il n'y a plus de circulation électrique dans le circuit
Lois des tensions et des intensités dans un circuit avec dérivations Tu disposes des éléments suivants : Une alimentation stabilisée, de fils de connexion, de 2 lampes, un bouton poussoir, d'un moteur et d'un multimètre. 12V 50mA 12V 0,25A Relève les indications sur les culots des lampes : L 1 : …............................. L2 : ….............................. -
COM
+
I1
A
A
Réalise le circuit N°1, Règle l'alimentation sur 12V
Circuit N°1
Sur une feuille, L1
COM
I2
A
A I3
Recopie au crayon le schéma ci-contre, Représente les intensités dans chaque branche (notées I1, I2 et I3)
COM
A
A
L2
Représente l'ampèremètre qui mesure l'intensité dans chaque branche.
Indique les résultats de tes mesures .
I1 = 0,30 A
I2 = 0,25 A
et I3 = 0,05 A
Propose une loi des intensités dans un circuit avec dérivations. Dans un circuit avec dérivations, l'intensité du courant circulant dans une branche principale est égale à la somme des intensités circulant dans les branches dérivées.
I1= I2 + I3 UG COM
V
V -
+
Réalise le circuit N°2, Règle l'alimentation sur 12V
Circuit N°2
COM
V
V
UL1
A
COM
A
Sur une feuille, Recopie au crayon le schéma ci-contre,
L1
Réponds aux questions suivantes : Représente le voltmètre qui mesure la tension aux COM
V
L2
M COM
V
V
V UL2
bornes du générateur, de L1, de L2 et du moteur
UM
Indique les résultats de tes mesures . UG = 12,2 V
UL1 = 12,2 V
UL2 = 4,8 V
UM = 7,4 V
La lampe brille-elle ? avec le même éclat que précédemment ? Pourquoi ? La lampe L2 brille plus faiblement.La tension fournie par le générateur est répartie dans la branche entre le moteur et la lampe L2
La résistance électrique. 12 V
Tension nominale 12V Intensité nominale 50 mA
10A
-
+
Le schéma ci-contre représente,
COM
A
En boucle simple un circuit …....................................., comprenant Un générateur une lampe …............................. - ................................ Un ampèremètre un interrupteur …............................. - ................................ interrupteur est fermé la lampe brille. Lorsque l'............................ L'intensité L'ampèremètre indique …......................... dans le Ampère circuit, elle est exprimée en ….....................................
0.05 …...
10 A
A VΩ
COM
mA 10A
J'indique le sens du courant
COM et …...... 10A et Pour la mesure, j'utilise les bornes …........ 10A je place le sélecteur sur …...............
48.6 …...
Je câble le circuit, je demande la vérification par le professeur puis je mets 0,05 A sous tension le générateur. Sur l'ampèremètre, je lis la valeur .................... COM et …........, mA Pour plus de précision, j'utilise les bornes …....... je place le 250 mA et je lis la valeur …............................ 48,6 mA sélecteur sur …...............
A VΩ
COM
mA 10A
12 V
A l'aide de 2 pinces crocodiles, je place un récipient d'eau distillée en série avec la lampe. Complète le schéma ci-contre
250 mA
mA
-
+
COM
A
Je câble le circuit, je demande la vérification par le professeur puis je mets sous tension le générateur. Sur Pince 0,02 mA l'ampèremètre, je lis la valeur .................... crocodile L'ampoule ne brille pas Observations : …................................................................. …......................................................................................... J'ajoute du sel par petite quantité dans le récipient. Eau distillée Lorsque je mets du sel dans le récipient, l'intensité augmente (6.1 mA) mais Observations : …...................................................................................................................................................... l'ampoule ne brille pas. Lorsque je mélange, le sel se dissout l'intensité augmente à ….............................................................................................................................................................................. nouveau (17.5 mA), l'ampoule ne brille pas. ….............................................................................................................................................................................. Lorsque j'ajoute du sel à nouveau, l'intensité augmente (29.8 mA), l'ampoule brille. ….............................................................................................................................................................................. Le mélange prend une couleur jaunâtre – rouille. Des bulles se forment le long de la ….............................................................................................................................................................................. pince crocodile reliée à la borne – du générateur. ….............................................................................................................................................................................. Si je remplace le récipient par un objet en matière plastique, l'intensité est nulle ….............................................................................................................................................................................. ne laisse pas passer Conclusion : L'eau distillée …................................................le courant électrique, on dit qu'elle n'est CONDUCTRICE RESISTE moins au passage du courant pas …............................ Le mélange eau distillée + sel …................. CONDUCTEUR Le mélange eau distillée + sel est plus …...................…................... CONDUCTEUR est placé en série dans le circuit, l'intensité ….............................. AUGMENTE Lorsqu'un objet ….......................... ISOLANT EST NULLE Lorsqu'un objet ….......................... est placé en série dans le circuit, l'intensité ….............................. Nom :
Prénom :
COURS EXERCICES COMPTE-RENDU EVALUATIONS METHODES
Exercices : C창ble le circuit suivant
Sens de circulation du courant
+
M
Le moteur tourne lorsque j'appuie sur le bouton poussoir.
Imagine le circuit correspondant au commentaire suivant
Le moteur tourne lorsque j'appuie sur le bouton poussoir et l'ampoule brille en permanence.
Sens de circulation du courant
+
M
CIRCUIT EN DERIVATION
1
Utiliser le modèle de la station de ski
L’analogie avec une station de ski peut être utilisée pour comprendre le fonctionnement d’un circuit électrique. L’intensité du courant électrique est une grandeur qui ressemble au débit de skieurs en un point de la piste. La tension est une grandeur électrique qui ressemble à une différence d’altitude.
2
Utiliser un appareil de mesure
1. Il s’agit d’un multimètre. 2. Pour mesurer l’intensité d’un courant électrique, il faut utiliser les bornes 10A et COM avec le calibre 10A ; ou, si la première mesure est inférieure à 10 A, les bornes mA et COM avec le meilleur calibre à choisir parmi 200m, 20m, 2000m, 200m. 3
Lire un dessin de multimètre
1. Quand un multimètre est représenté par cette figure, il joue le rôle d’un voltmètre et mesure une tension électrique, en volts (symbole V). 2. Un voltmètre doit être branché en dérivation. 3. Quand le curseur est sur « 2 », la valeur la plus grande que le voltmètre peut mesurer est 2 V.
10
Les calibres sont-ils adaptés ?
1. 0,3 A ; 3 mA ; 18,5 mA.
1 ➔ 0,3 A < 2 A : le grand calibre n’est pas adapté ; ilfaut utiliser le calibre intermédiaire 1 et brancher l’ampèremètre avec les bornes mA et COM. 2 ➔ 3 mA < 20 mA ; le calibre intermédiaire 2 n’est pas adapté ; il faut utiliser le petit calibre. 3 ➔ le calibre est adapté. 11
Attention au signe
1. Le courant va du pôle + du générateur vers son pôle –. 2. L’ampèremètre doit être branché en série avec la lampe. Pour obtenir une valeur positive d’intensité de courant, le courant doit entrer dans l’ampèremètre par la borne A (ou mA si le calibre n’est pas le grand calibre) et sortir de l’ampèremètre par sa borne COM. Ici, la borne A est du côté de la pile, la borne COM du côté de la lampe. 3. Un seul fil de connexion supplémentaire est nécessaire.
Exercice.
12 V
Tension nominale 12V Intensité nominale 250 mA
B
A
F -
C
+ E
Complète le tableau ci-dessous
D B
A
F -
Le circuit ci-contre comporte 3 dipôles : Un générateur. Une lampe. Un interrupteur.
C
+
Interrupteur ouvert E
D
Aux bornes de la lampe ►
U
I
U
I
intensité
tension
intensité
0V
0A
A et B
0V
0.24 A
B et C
12.08 V
C et D
0V
D et E
0V
E et F
0V
F et A
-12.08 V
0V
0A
12.11 V 0V
V
COM
A -
COM
V
F
B
0A
-12.11 V
V
V
Interrupteur fermé
tension
0V
Aux bornes du générateur ►
Entre ...
Le circuit est ouvert, il n'y a pas de circulation électrique
0.24 A 0.24 A
Le circuit est fermé, il y a circulation électrique
C
+ E
Sens du courant D
A
F -
+ A
E Sens du courant
COM
A
B D
C
2 p112
Schématiser un circuit
1. Circuit en boucle simple comprenant : générateur + lampe 1 + ampèremètre + lampe 2 ; voltmètre branché en dérivation aux bornes de la lampe 1. +
U
COM
V
v
-
COM
A
A
2. Le voltmètre est branché en dérivation. 3. L’ampèremètre mesure l’intensité du courant électrique qui circule entre les deux lampes. 3
Trouver l’erreur
La flèche de tension est dessinée sur la branche alors qu’elle devrait être à côté du voltmètre ; celle de l’intensité est dessinée à côté de l’ampèremètre alors qu’elle devrait être sur la branche et dans l’autre sens. 4
Observer une expérience
Intensité nulle et tension non nulle : le générateur et l’interrupteur ouvert. Intensité nulle et tension nulle : la lampe.
Exercices du manuel : 6, 10 et 12 - 7, 14 et 15 – 5, 16 et 19 pages 126 à 129
N° 6
Analyser un circuit
1. L’ampèremètre mesure l’intensité du courant dans la branche principale. 2. L’ampèremètre devrait être placé dans la première branche dérivée avant ou après la lampe L1. 3.
10
Quel ampèremètre ?
2. A1 indique 0,18 A et A2 indique 178,4 mA. 3. L’ampèremètre A2 est plus adapté car le calibre mA permet de faire une lecture plus précise de l’intensité du courant.
12 Au nom de la loi des intensités 1. 2. Ce circuit comporte 4 nœuds.
Ce n'est qu'une impression liée à la représentation en réalité il y en a seulement 2, car chaque branche dérivée est en fait branchée sur les deux bornes du générateur
On distingue mieux les 3 branches dérivées.
3.
I=I1+I2+I3
7
Exploiter une photographie (2)
1. Ce circuit s’appelle un circuit en boucle simple.
2. Le multimètre est utilisé en voltmètre, il mesure donc une tension.
3. Le multimètre est placé en dérivation aux bornes du générateur, il mesure donc la tension aux bornes du générateur. Cette tension vaut 4,56 V.
14
À la recherche de la tension (1)
1. U générateur = U lampe1 + U lampe2 + U moteur 2. U moteur
= U générateur – (U lampe1 + U lampe2 ) = 6 – 2 x 1.5
U moteur
=3V
15 À la recherche de la tension (2) 1.schéma
2. Le voltmètre mesure la tension aux bornes du générateur. Sa valeur est 4,56 V. 3. Non. Dans un circuit en dérivation, la tension aux bornes de la branche principale est égale à la tension aux bornes de chaque branche dérivée. La branche dérivée ne contient que le moteur, mais la branche principale contient le générateur et une lampe ; on ne connaît pas la tension aux bornes de cette lampe, donc on ne connaît pas la tension aux bornes de la branche principale, donc celle aux bornes du moteur.
5
Exploiter une photographie (1)
1. Le circuit est composé d’une seule boucle (circuit en boucle simple).
2. Le multimètre est utilisé en ampèremètre, il mesure donc l’intensité du courant.
3. La valeur de l’intensité du courant circulant dans la lampe est 344 mA, celle du courant circulant dans le moteur est 344 mA car l’intensité du courant circulant dans un circuit en boucle simple est la même en tout point du circuit.
16
Calculer des tensions
1. Dans un circuit avec dérivations, la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes de chaque branche dérivée. U générateur = U moteur + U lampe1 = 4 + 3 = 7 V 2. U générateur = U lampe2 + U DEL donc U lampe2 = U générateur – U DEL = 7 – 2 = 5 V 3. U lampe3 = U générateur = 7 V
19
Retrouver les symboles effacés
A A V V
Un ampèremètre est placé en série dans le circuit, un voltmètre est placé en dérivation dans le circuit. Les appareils placés en dérivation sont des voltmètres et ceux placés en série sont des ampèremètres.
V
COURS EXERCICES COMPTE-RENDU EVALUATIONS METHODES
Associer des dipôles de manière adaptée. Objectif : Les appareils à piles (télécommande, appareil photo, etc.) utilisent souvent plusieurs piles identiques. Il faut les disposer selon les indications de l'appareil. Tu vas étudier la tension obtenue aux bornes de ces associations de piles. 1
2
-
V
Tu disposes de plusieurs piles et d'un multimètre.
U3
1 - Repère les piles et contrôle la tension aux bornes de chacune d'elles.
U2
U1 COM
3
v
COM
+
V -
COM
V U
v
COM
+
-
v
V
v
+
2 - Associe ensuite ces piles en série et mesure la tension obtenue, schématise et note tes résultats. 3 - Pour quelle association la tension obtenue estelle la plus faible ? la plus grande ? 4 – En t'aidant du schéma ci-contre, représente le schéma de l'association ci-dessous.
1
2
5 – Écris une relation mathématiques (addition soustraction) reliant U, U1, U2, U3. 6 – Comment peux-tu identifier la borne + du générateur ?
3
Associer des dipôles de manière adaptée.
Compte-rendu Octobre 2013 Remi LETORSE Elise MORRET
Tu disposes de plusieurs piles et d'un multimètre. 1 - Repère les piles et contrôle la tension aux bornes de chacune d'elles.
1.56
1
V
600 20
VΩ
3
2
2 COM 10A mA
Je place les fils sur les bornes COM et V Je relis la borne COM au pôle – de la pile Je choisis le calibre 2 pour les piles 1 et 2, le calibre 20 pour la pile 3. U1 : 1,56 V
U2 : 1,47 V
U3 : 8,98 V
2 - Associe ensuite ces piles en série et mesure la tension obtenue, schématise et note tes résultats.
fig 1
-8.89
1
V
600 20
3
2
2 VΩ
V
COM 10A mA
1ère association : Je positionne les piles 1,2 et 3 en série (fig 1) U : -8,89 V calibre 20
COM
V
2
1
fig 2 2ème association : (fig 2) U : 5,95 V calibre 20
3
V
COM
V
fig 3 1
3 2
3ème association : (fig 3) U : 12,02 V calibre 20 V
COM
V
fig 4 2
1
4ème association : (fig 4) U : 12,01 V calibre 20 3 - Pour quelle association la tension obtenue est-elle la plus faible ? la plus grande ?
De très nombreuses associations sont possibles, La plus faible tension mesurée : U : 5,95 V fig2 La plus grande tension mesurée : U : 12,02 V fig3 4 – En t'aidant du schéma de la fiche de consigne, représente le schéma de l'association ci-dessous.
1 U1
-
v
V
3 U3
U2 V
V
COM
+
COM
+ COM
V
V
v
+
-
COM
2
v
U 5 – Écris une relation mathématiques (addition soustraction) reliant U, U1, U2, U3.
U = U1 - U2 + U3 6 – Comment peux-tu identifier la borne + du générateur ?
La borne + du « générateur équivalent » se trouve du côté du bout fléché de la flèche de tension U quand U est positive.
3
COURS EXERCICES COMPTE-RENDU EVALUATIONS METHODES
1
+
2 3
/2 M
4 5 L 'ampoule brille - le circuit est fermé -il comprend un générateur et un récepteur
/1
6 L'ampoule ne brille pas, le courant ne traverse pas l'ampoule – il y a un court circuit
/1 7
+
M
Le moteur ne tourne pas, l'interrupteur est ouvert
/2
Sur une feuille de copie indique ton nom et ton prénom en haut à gauche, puis réponds aux questions suivantes en indiquant le numéro de la question. Indique le nom des éléments ci-dessous et trace les symboles associés.
1
2
3
4
6 Commente le circuit ci-dessous, justifie ta réponse.
7 Schématise et commente le circuit ci-dessous. 4SWMXMSR 39:)68
4SWMXMSR 39:)68
5 Commente le circuit ci-dessous, justifie ta réponse.
Nom :
Nom :
Prénom :
Prénom :
Je souhaite vérifier que cette pile est utilisable,
Je souhaite vérifier que cette pile est utilisable,
1 indique la position des fils sur le multimètre, trace les fils sur la figure ci-contre
1 indique la position des fils sur le multimètre, trace les fils sur la figure ci-contre
2 Que se passera-t-il si j'inverse la position des fils ?
2 Que se passera-t-il si j'inverse la position des fils ?
3 Indique la (les) position(s) du sélecteur sur le calibre et justifie
3 Indique la (les) position(s) du sélecteur sur le calibre et justifie
1 Je positionne les fils sur les bornes COM et V
/2
2 Si j'inverse la position des fils, la mesure positive deviendra négative (ou l'inverse).
/1
3 Je place le sélecteur sur le calibre le plus grand 600 puis j'adapte le calibre (position 2 volts car c'est une pile de 1,5 Volt)
/2
COURS EXERCICES COMPTE-RENDU EVALUATIONS METHODES
J'utilise le multimètre pour mesurer une tension
J'utilise le multimètre pour mesurer une intensité L'ampèremètre est branchée en série
Le voltmètre est branchée en dérivation
Je positionne le sélecteur sur V ---
0.25
012
Je positionne les fils sur les bornes COM et V V
Je sélectionne le calibre le plus grand (600)
600
J'adapte le calibre à la valeur mesurée.
Je positionne les fils sur les bornes COM et 10A Je positionne le sélecteur sur A --Je sélectionne le calibre le plus grand (10A)
10A
VΩ
COM 10A mA
AVΩ
COM
mA 10A
Je choisis le calibre supérieur à la valeur obtenue mais le plus petit possible pour améliorer la
-
+
précision. V
-
COM
V
Le symbole du Voltmètre V
+
A
Le symbole de l'ampèremètre
COM
V COM
-
+
A
A -
La tension électrique,
+
L'intensité du courant,
notée U, est une grandeur,
notée I, est une grandeur.
son unité est le Volt,
son unité est l'ampère,
de symbole V.
de symbole A
COM
A