TP P7 :Mesures électriques et bilan de puissances
I/Objectifs :
*Réalisation de circuits électriques
*Mesures de courants et de tensions
*Etablir un diagramme des potentiels .
*Etablir un bilan de puissances
II /Diagramme des potentiels le long d'un circuit :
a)Réalisation du circuit :
Pile 4,5 V
Ampoule
R1 = ..................
R2 = ..................
Entre D et E : interrupteur fermé
b)Mesures.
Branchez le voltmètre de façon à choisir le point .......... du circuit comme référence des potentiels Complétez le schéma précédent.
UAB = VA-VB . Si B est le point de référence , VA est le potentiel de A
Q1)Expliquer comment il faut procéder pour déterminer les potentiels des autres points du circuit par rapport au point de référence .
Relevez les valeurs dans un tableau .
Q2)Complétez le diagramme des potentiels des points ordonnés dans le sens du courant électrique (histogramme).
Q3)Décrivez l'évolution du potentiel le long d'un circuit électrique lorsqu'on le parcourt dans le sens du courant.
Cela vous renseigne-t-il sur la position du générateur dans le circuit ?
III/ Bilan des puissances dans un circuit électrique.
a)Le circuit électrique :
Réalisez le circuit suivant :
D1 :............
D2 ............
D3 :.............
D4 : ...........
D5 :.............
Q4)Fléchez sur le circuit les tensions et les intensités des courants figurant dans le tableau suivant.
b) Mesures
Q5)Effectuez les mesures. Recopiez le tableau sur votre copie et complétez le .
Tension (V) |
Intensité (A) |
Tension ´ Intensité (W) |
| UAC = | IAC = | UAC ´ IAC = |
| UCB = | ICB = | UCB ´ ICB = |
| UAD = | IAD = | UAD ´ IAD = |
| UDB = | IDB = | UDB ´ IDB = |
| UCD = | ICD = | UCD ´ ICD = |
| UAB = | IAB = | UAB ´ IAB = |
Q6)Quelles remarques faites-vous après examen du tableau de mesures ?
c)Puissance électrique et bilan énergétique.
Q7)Existe-t-il une relation simple entre les différents produits (U ´ I) calculés précédemment ?
Q8)Que représente cette puissance (UAB ´ IAB) pour le générateur ? Quel est le signe de la puissance échangée par la pîle ? Commentez .
Q9)Exprimez en une phrase le principe de conservation de l'énergie électrique dans un circuit.
Correction :
1)Prenons par exemple A comme point de référence . Nous relions la borne COM du voltmètre au point A .
Nous relions ensuite par un fil la borne V du voltmètre aux autres points du circuit . Les mesures effectuées sont rassemblées dans le tableau suivant (en volts):
B |
C |
D |
E |
A |
4,3 |
4 |
1 |
1 |
0 |
2)
3)Le potentiel diminue lorsqu'on passe du pôle positif de la pile au pôle négatif . Le générateur est situé entre le point de potentiel le plus élevé (pôle positif) et le point de potentiel le plus faible (pôle négatif) .
4)
5)
Tension (V) |
Intensité (mA) |
Tension ´ Intensité (mW) |
| UAC = 3 | IAC = 27 | UAC ´ IAC = 81 |
| UCB = 1,5 | ICB = 27 | UCB ´ ICB = 40,5 |
| UAD = 3 | IAD = 27 | UAD ´ IAD = 81 |
| UDB = 1,5 | IDB = 27 | UDB ´ IDB = 40,5 |
| UCD = 0 | ICD = 0 | UCD ´ ICD = 0 |
| UAB = 4,5 | IAB = - 54 | UAB ´ IAB = -243 |
6)
* Nous sommes ici en fait dans une situation très particulière à cause du choix des dipôles : l'intensité du courant est la même dans les dipôles D1 , D2 , D3 et D4 .
* L'intensité du courant débité par la pile est égal à la somme des intensités des courants qui passent dans les deux branches "AB" .
Ainsi au noeud A nous pouvons écrire : I = IAC + IAD (ou 81 = 40,5 + 40,5) - loid au noeud .
7)On constate que la somme algébrique des puissances électriques est nulle ( résultat général pour tout circuit électrique)
8)UABIAB est la puissance électrique évhangée par la pile avec le reste du circuit . UABIAB est négatif : cela signifie que le générateur fournit de l'énergie électrique .
9)Dans un circuit électrique l'énergie électrique fournie par le générateur est égale à la somme des énergies reçues par les autres dipôles dont est constitué le circuit .
En terme de puissance (énrgie par unité de temps ), cela s'écrit ici :
|UABIAB| = UACIAC + UCBICB + UADIAD + UDBIDB + UCDICD
Noter l'utilisation de la valeur absolue