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Étudions un capteur de température ! |
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Étudions un capteur de température ! |
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Objectif :
Plan :
| 1 : | Qu'est-ce qu'une thermistance ? |
| 2 : | Déterminons la loi physique reliant sa résistance électrique à la température |
| 3 : | Vers le thermomètre électronique |
1 : Qu'est-ce qu'une thermistance ?
| A quoi cela ressemble ? | |
| Ci-contre quelques photographies de thermistances. Ci-dessous voilà celle que nous utiliserons : C'est une thermistance CTN ( pour Coefficient Thermique Négatif ) comme les deux autres d'ailleurs.
A noter qu'elles font quelques millimètres de largeur seulement ! |
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Questions |
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| 1)
Est-ce que ce sont des dipôles ? 2) Est-ce que ce sont des conducteurs ohmiques ? Observe pour cela leur caractéristique à l'aide de la fonction TEST d'un oscilloscope : Comment est-elle ? |
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Expérience |
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| 3) Sans trop insister et en faisant attention, place dans une flamme d'allumette le tube métallique contenant la thermistance. Qu'observes-tu au niveau de la caractéristique ? |
4) Donne une explication à l'appellation " coefficient thermique NEGATIF ". Pour cela indique comment évolue la résistance lorsque la température augmente. |
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2 : Déterminons
la loi physique reliant sa résistance électrique à la température
| Expérience | |||||||||||||
| Dispositif | Protocole | ||||||||||||
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Remarque : On peut remplacer le bec bunsen par un bain marie muni d'une résistance chauffante. L |
Utiliser pour plus de confort un bain marie muni d'un thermostat. Mettre la thermistance et le thermomètre au même niveau, assez loin de la résistance chauffante. De toute façon homogénéiser le liquide en agitant un peu.. Faire varier la température de 10°C à 50°C en chauffant très doucement au départ. Relever la température et remplir un tableau de ce type de manière à avoir un maximum de valeurs entre 10 et 30° C :
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| Exploitation | |||||||||||||
| 5)
La résistance R de la thermistance est-elle proportionnelle à la
température T ? Le montrer en traçant la courbe et/ou en faisant un
calcul judicieux. Un tableur (comme EXCEL) serait bien utile...
6) D'après les variations de les variations de T en fonction de R, on se propose de calculer T.R en complétant la dernière ligne du tableau et en faisant la moyenne.. Que remarque-t-on ? 7) Déterminer cette constante : Que faut-il faire ? 8) Tracer la courbe t = f(1/R). Le modèle est-il vraiment satisfaisant ? Pourquoi ? |
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| Pour aller plus loin | |||||||||||||
| Il est intéressant
d'utiliser un tableur dédié à l'exploitation de mesures physiques
pour trouver une expression mathématique correspondant à un modèle
plus fidèle à la courbe expérimentale : C'est le cas de REGRESSI.
Rentrer manuellement le résultat des mesures. Puis trouver le meilleur modèle possible. On essaiera successivement les expressions suivantes jusqu'à ce qu'il y ait une bonne coïncidence entre le modèle et la courbe expérimentale : T=a/R ... etc |
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3 : Vers le thermomètre électronique
| Principe |
| 9)
Expliquer comment on peut connaître la température à partir de la
résistance de notre "thermomètre".
10) Indiquer les limites d'utilisation de ce thermomètre. |
| Applications |
| 11) Tremper la
thermistance dans un liquide de température connue (par le professeur)
et déterminer sa résistance.
12) A l'aide de la courbe d'étalonnage réalisée précédemment déterminer la température du liquide. 13) Comparer avec la valeur mesurée par le professeur à l'aide d'un thermomètre. |
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![montage_therm[1].gif (4162 octets)](montage_therm[1].gif)