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Commun

M. GUITARD

M.ROTY M. THIERIOT

Un circuit mystérieux


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Introduction

Tu as appris au collège à mesurer des tensions dans les circuits en série et en dérivation.

Nous allons utiliser un logiciel de simulation pour retrouver les lois des tensions que tu dois connaître déjà. Puis nous allons réaliser les circuits pour vérifier si elles s'appliquent aussi bien.

 

Prérequis

La tension une grandeur de toute première importance !

Chauvin-Arnoux 1970 contre Chauvin-Arnoux MAX 3000


Plan

1 - Dialogue autour d'un circuit
2 - Un logiciel de simulation pour les mettre d'accord
3 - Vérification expérimentale et discussion

Compléments

4 - Compléments au sujet des sorties lumineuses

Rédacteur : CG

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1 - Dialogue autour d'un circuit

 

Jean-Marc : J'comprends pas ! J'ai pris deux lampes de 6 V, je les ai branchées en série et alimentées par un générateur de 6 V. L'une brille, l'autre presque pas, à peine si le filament est rouge !

Nicolas : Eh bien, c'est qu'une de tes lampes fonctionne mal ! Tu l'as vérifiée avec le multimètre ?

Christian : Et tu oublies une chose : En circuit dérivation, plus tu mets de lampes, moins elles ont de tension chacune. Par contre, tous les dipôles en série doivent être alimentés de la même manière. hein Nico ?

Nicolas : Ouais, sans doute, si tu l'dis. Moi, tu sais l'électricité...

Jean-Marc : Pourtant, il me semblait que le prof du collège nous avait dit que la tension du générateur se répartissait entre les lampes dans un circuit série...

Christian : On est au lycée maintenant, alors ce qu'on nous a dit au collège... Je vois déjà le prof de physique nous redire : " Bon, on va reprendre tout à zéro ! Une nouvelle aventure commence... Vous allez partir de découvertes en découvertes, toutes plus surprenantes les unes que les autres... et patati... patata... "

Nicolas : Et si on allez voir ma prof de MPI ? Elle te changerait au moins ta lampe.

Jean-Marc : Bon idée ! Vous venez ?

 

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2 - Un logiciel de simulation pour les mettre d'accord

 

Suite de l'histoire

Quelques minutes plus tard, au labo de physique...

La prof de MPI : Alors comme ça vous avez un problème de lampe ?

Nicolas : Oui, Madame. Une lampe a un problème mais on est pas sûr. Vous pourriez nous aider ?

La prof de MPI : Montrez-moi !... Hum, intéressant. J'ai justement un nouveau logiciel qui vient des Amériques. Je ne l'ai pas encore essayé.
Vous pourriez simuler le circuit de Jean-Marc : Pas de problème de lampe, elles marchent forcément ! Vous pouvez même en changer en deux clics !
Je vous montrerai aussi comment on peut mesurer des tensions sans problème. Je pense que allez très vite comprendre ce qui se passe dans ce circuit mystérieux...

 

Prise en main du logiciel

Ouvre le logiciel et trouve comment schématiser des circuits.

Essaye de représenter à l'écran des circuits électriques simples comportant un générateur de tension de 6 V continu (Ajout - Électronique - Alimentation - Batterie) et deux lampes (Ajout - Électronique - Sorties lumineuses) . Combien de circuits différents peux-tu faire ?

 

Pour en savoir plus sur les caractéristiques des lampes dans Crocodile Physics...

 

 

Travail à faire

Remarque : Il est possible d'enregistrer les simulations. Ne t'en prive pas !

 

Pour les deux circuits, place un voltmètre aux bornes de chacun des dipôles de manière à mesurer leur tension respective.

Que constates-tu dans le circuit en dérivation ? Écris une relation mathématique reliant les trois tensions Ugénérateur , Ulampe1 et Ulampe2   puis énonce la loi d'unicité des tensions.

Que constates-tu dans le circuit en série ? Écris une relation mathématique reliant les trois tensions Ugénérateur , Ulampe1 et Ulampe2 .

 

Dans le circuit en série seulement, place un dernier voltmètre de manière à mesurer la tension aux bornes de l'association en série que constituent les deux lampes.

L'additivité des tensions est-elle vérifiée ? Écris une relation mathématique reliant les trois tensions Urlampe1 , Ulampe2 et Uassociation puis énonce la loi d'additivité des tensions.

 

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3 - Vérification expérimentale et discussion

 

Réalise les deux montages de la partie précédente et mesure les tensions à l'aide du multimètre Chauvin Arnoux MAX 3000 (multimètre numérique à calibrage automatique).

Note les valeurs des tensions mesurées. Les lois sont-elles vérifiées ? Sinon, à quoi peut-on attribuer les écarts à la théorie ?

 

Ouvre la simulation suivante pour te retrouver dans la même situation que Jean-Marc et ses camarades face à leur "circuit mystérieux"  et faites des mesures de tension...

serie_lamp6V.cyp

Pouvez-vous maintenant expliquer à Jean-Marc et à ses camarades ce qui s'est passé dans leur circuit ?

 

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4 - Compléments au sujet des sorties lumineuses
(Aide de Crocodile Physics)

 

 

Concernant les lampes à filament, on peut changer sa puissance nominale.  Exemple : Simuler le fonctionnement d'une lampe de ( 12 V ; 0,1 A ). Il faut choisir une puissance nominale de 1,2 W.

 

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