Caractéristiques

Compte-rendu : Chaque groupe devra rédiger un compte-rendu soigné à l'aide d'un traitement de texte, en faisant des phrases claires et en justifiant chaque affirmation.

Exemples

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Rappel

Une caractéristique d'un dipôle est la représentation graphique des variations de la tension aux bornes de ce dipôle en fonction du courant qui le traverse.
A cette courbe correspond la fonction que l'on note en mathématique : U = f(I).

Remarque : Pour des raisons mathématiques, la caractéristique peut être aussi la représentation de I = f(U).

Questions

1) Quelles sont les caractéristiques correspondant à des générateurs ? Pourquoi ?

2) Quelle est la caractéristique d'un conducteur ohmique de résistance R ?

Pour aller plus loin

Voici une page EXCEL présentant des macros (les accepter car elles sont sûres) :

- cela permet de tracer des caractéristiques très facilement

- cela permet aussi d'avoir une idée de la qualité des mesures en donnant

Dispositif

Refaire le schéma du montage. Flécher l'intensité I et la tension U_AB sur ce schéma.

Placer un milliampèremètre et un voltmètre pour mesurer l'intensité dans la résistance et la tension entre ses bornes. Prendre par exemple R = 330 W.

Choisir les calibres sachant que U_AB varie entre 0 et 5 V et I reste inférieure à 200 mA.

VmA.gif (1303 octets)

Mesures

Faire varier la tension U_AB de 0 à 5 V en allant de 0,5 en 0,5 environ.
Par contre noter les valeurs précises (exemple : 0,53 V si on ne parvient pas à régler précisément sur 0,5 V)de la tension et de l'intensité dans un tableau.

UAB ( enV )	0	0,53	1,01	1,99	...
I ( en mA )	0

Exploitation

3) Représenter la caractéristique sur papier millimétré ou à l'aide d'un tableur (voir ci-dessous). On précisera éventuellement les échelles Attention, U_AB doit s'exprimer en volt et I en ampère.

4) Quel sorte de graphe obtient-on ? Préciser le nom de ce type de fonction et la forme de son équation. Exemples : y = a.x + b , y = a.x , y = a.x² ... etc (en remplaçant y et x par les grandeurs concernées).

5) Déterminer le coefficient directeur (ou pente ou coefficient de proportionnalité).
Avec le tableur, suivre les deux méthodes décrites plus bas (moyenne et courbe de tendance).

6) A l'aide d'un ohmmètre mesurer la valeur réelle de la résistance du conducteur ohmique étudié.
Comparer et conclure.

Modélisation à l'aide d'un tableur

Entrer au clavier les valeurs de U_AB et de I dans le tableur EXCEL.
Attention, il est impératif d'exprimer U et I dans les unités légales ! (Voir le conseil ci-dessous)

Sélectionner les cellules et demander à insérer un graphique.

Suivre l'assistant et compléter soigneusement :
- Choisir un graphique de type standard "Nuages de points". Ne pas faire relier les points !
- Il s'agit ensuite d'aller dans l'onglet "Séries" et de modifier les sélections des cellules

Voir le fichier exemple (en cas de problème)

Conseils et astuces

Utiliser l'écriture avec les puissances pour convertir sans erreur.

Exemple : Pour écrire et convertir 25,2 mA en ampère, taper " 25,2E-3 " (au lieu de " 0,0252 ").

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Pour aller plus loin : Détermination du coefficient directeur

Voici deux méthodes pour déterminer le coefficient directeur :

Compléter judicieusement la troisième ligne du tableau : Est-ce constant aux erreurs de mesures près ? Dans ce cas faire la moyenne...

Utiliser directement le graphique en ajoutant une courbe de tendance. Bien veiller à renseigner correctement les options en indiquant que cela passe par l'origine ! Une équation apparaît si vous avez cocher cette option...

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3 : Comment obtenir la valeur d'une résistance à l'aide de sa caractéristique ?

Exploitation (suite)

5) Déterminer le coefficient directeur de la droite.

6) Préciser ce qu'il représente. Pour cela bien observer sa valeur...

7) Vous pouvez ainsi écrire la loi d'Ohm. Noter son énoncé et la relation mathématique correspondante.

Exercice

Refaire ces schémas en indiquant à côté si c'est U_AB ou U_BA qui est représentée.
Écrire alors l'expression correcte de la loi d'ohm en respectant le signe : U_AB= + RI ou U_AB= - RI ?

Vérifier avec l'exercice interactif ci-dessous :

1 :	Qu'est-ce qu'une caractéristique ?
2 :	Tracer la caractéristique d'un conducteur ohmique
3 :	Comment obtenir la valeur d'une résistance à l'aide de sa caractéristique ?