La tension, une grandeur mesurable
de toute première importance !

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Prérequis

Certaines connaissances du collège : symbole et unité de la tension - utilisation d'un voltmètre - symboles électriques pour réaliser un schéma... etc.

Introduction

La mesure d'une tension est facilement accessible : Quand l'électricien veut dépanner une installation que fait-il en premier lieu ?
Elle est aussi de première importance dans une chaîne de mesure : Quelle est l'information qui, délivrée par un capteur, est convertie en langage numérique pour être utilisable par l'ordinateur ?

Mais qu'est-ce que c'est ? Comment la mesurer correctement  ? Quelles sont les lois de la physique appelées lois des tensions ?

Plan

1 - La tension électrique : Sais-tu ce que c'est  ?
2 - Sais-tu mesurer une tension ?
3 - Application : (Re) découvrons les lois des tensions !

Compléments

A - Le voltmètre numérique à calibrage automatique
B - Le voltmètre numérique à calibrage manuel  
C - Le voltmètre analogique

Rédacteur : CG

D'après une idée consultable sur le site académique : http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/scphys/accueil.htm

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1 - La tension électrique : Sais-tu ce que c'est ?

Tentative de définition

Il n'est pas facile de définir, en toute rigueur, une tension électrique.

Cependant, son expression synonymique est assez parlante, si on fait preuve d'un peu d'imagination : A la place de tension on peut parler de différence de potentiel (ou pour les intimes d.d.p.).

Autrement dit, une tension quantifie une différence entre deux potentiels (ou états électriques).

On le comprend mieux en considérant une pile...

Analogie

Cette notion est malgré tout plus délicate à appréhender en dehors de cette exemple précis.
Une petite analogie s'impose alors :

Géologie	Électricité
Le niveau d'un point sur Terre se caractérise par son altitude : 0 m, 400 m ou 800 m.	L'état électrique d'un point du circuit se caractérise par son potentiel : 0 V, 4,5 V ou 6 V.
Caractéristique commune : La mesure de l'une et l'autre de ces grandeurs n'est pas directement accessible.
Par contre, on peut facilement mesurer une différence d'altitude ou de tension.
Avec une règle on mesure une différence d'altitude, c'est-à-dire une hauteur	Avec un voltmètre on mesure une différence différence de potentiel, c'est-à-dire une tension.

Une petite animation pour prolonger l'analogie...

Précisions

La notion de potentiel est essentielle pour comprendre certains phénomènes électriques (voir programmes de première S) ou la plupart des schémas électroniques.

Notamment, un point du circuit doit être fixé au potentiel zéro pour servir de référence : C'est la masse.
Rappelle-toi, on a relié tous les fils noirs à la borne noire de l'interface Datadirect

Précisions pour les plus curieux...

Commence un compte rendu dont la première partie explique ce qu'est la tension électrique. (tu peux copier coller des éléments de cette page.

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2 - Sais-tu mesurer une tension ?

Au collège, tu as appris que la  tension électrique entre deux points d'un circuit se mesure avec un voltmètre. Il doit être branché en dérivation sur ces deux points à partir de ses bornes V (fil rouge)  et COM (fil noir). 

Prends séparément chacun des dipôles qui composent le circuit ci-contre : Un générateur, une DEL et une résistance de protection (220 W).

Au brouillon, note les valeurs dans un tableau accompagnées du calibre choisi par l'appareil.

Copie le schéma du montage, 

Qu'est-ce qu'un calibre ? Comment choisir le meilleur calibre pour une mesure ? Pour répondre inspire-toi des "choix" de l'appareil...

Recommence les mesures :

- avec un voltmètre numérique à calibrage manuel : Attention, il sera alors indispensable de choisir le calibre le plus adapté !

- avec un voltmètre analogique : Attention, bien brancher les fils de manière à mesurer une tension positive !

Continue ton compte rendu avec une deuxième partie qui explique comment on mesure une tension (inclure un schéma), ce qu'est un calibre, comment on le choisi.

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3 - Application : (Re) découvrons les lois des tensions !

Pour les plus rapides seulement : Lien vers une autre activité.

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A - Le voltmètre numérique à calibrage automatique

Le voltmètre que l'on utilisera le plus souvent, choisit automatiquement le calibre le mieux adapté. Ci-contre, voici le MAX 3000 ! Sur ce voltmètre, les branchements se font au- dessus de l'écran. N'oublie de placer le sélecteur en face de V ! Le calibre se lit au bout à droite de l'arc de cercle gradué.
Attention, la borne COM est symbolisée par un T à l'envers ! (fil noir) La borne à choisir pour le fil rouge est celle de gauche, notée + .

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B - Le voltmètre numérique à calibrage manuel

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C - Le voltmètre analogique

Le Chauvin Arnoux 1970 en est un exemple !

Un voltmètre analogique indique la valeur d'une tension par déplacement d'une aiguille devant des graduations. La déviation de cette aiguille est proportionnelle à la tension mesurée et permet donc de mesurer la tension.

  Avec un voltmètre analogique, le choix du calibre est primordial car, si la déviation de l'aiguille est trop grande, celle- ci peut venir en butée et casser.

A chaque calibre, correspond une échelle de graduations adaptées : Voir photo ci-dessus. Le choix du calibre se fait alors par branchement : 

calibre 1,5 V	calibre 5V	calibre 15V

Si tu le souhaites, tu peux t'entraîner à lire la valeur mesurée par un tel voltmètre...