Td corrigé Les circuits électriques à la carte - Phychim - Académie de Versailles pdf

Les circuits électriques à la carte - Phychim - Académie de Versailles

La fiche technique « comment mesurer une tension électrique ? » a déjà été .... Ecris la loi qui s'applique dans un tel circuit pour la tension électrique. Par quelle  ...




part of the document



On a déchiré mon cours

Niveau : quatrième

Partie du programme : Les lois du courant continu

Compétences expérimentales (tirées du BO) :
Brancher un multimètre utilisé en voltmètre
Mesurer une tension électrique.

Vérifier l’unicité de la tension en courant continu dans un circuit en dérivation et l’additivité de la tension dans un circuit en série.

Pré requis :
Tension : mesure et unité.
Mesure d’une tension avec un multimètre.

La fiche technique « comment mesurer une tension électrique ? » a déjà été utilisée au cours d’une activité pour la compétence : « reconnaître qu’il peut y avoir une tension entre 2 points entre lesquels ne passe aucun courant et inversement ».

Matériel : par groupe de 2
1 générateur
2 lampes
1 multimètre
6 fils de connexion
1 fiche technique

Comment mener l’activité ?
Le professeur distribue un énoncé par groupe de deux élèves.

Il propose aux élèves une lecture silencieuse du texte. L’élève doit souligner au crayon à papier les mots suivants « tension aux bornes de, série et dérivation ».

Le professeur choisit un élève pour lire le texte à l’ensemble de la classe.

Les élèves doivent élaborer un protocole expérimental et la liste du matériel sur un cahier de brouillon. Le professeur pourra se contenter des schémas des circuits, dans la mesure où l’élève aura indiqué les points de branchement du multimètre.

Une fois validé par le professeur, les élèves peuvent venir chercher le matériel.

Le professeur fera écrire ces lois dans le classeur des élèves.

Il proposera une série d’exercices pour fixer ces lois et préparer les élèves à une évaluation.
Il existe sur Internet des exercices :


Vous trouverez à la fin de ce document une  HYPERLINK \l "exercices" série d’exercices accompagnés de leur correction.


Document élève :

Fiche méthodeComment mesurer la tension électrique ?
Pour mesurer la tension aux bornes d’un dipôle, on utilise un Voltmètre.


On branche le voltmètre en dérivation aux bornes du dipôle où l’on veut mesurer sa tension électrique.

Pour cela, branchez un fil rouge à la borne V (n°3) et un fil noir à la borne COM (n°4) du voltmètre.

Si vous obtenez une valeur négative de la tension, permutez les fils !

L’unité de la valeur affichée est le Volt (V).

Ne rien écrire sur cette feuille – à rendre à la fin de l’activité

Exemple :

Mesure de la tension aux bornes de la lampe 2.












Schéma du circuit ainsi réalisé :













Document élève :

Activité
Quatrième On a déchiré mon cours.
Utilise la fiche technique « Comment mesurer la tension électrique ? ».






































Sur ton cahier de brouillon, représente les schémas des circuits et indique les emplacements du multimètre.


Ton compte-rendu devra comprendre :
L’objectif de l’activité,
Les schémas des circuits électriques réalisés avec la place des appareils de mesure (on pourra représenter plusieurs voltmètres sur le même schéma),
Les valeurs des tensions mesurées sans oublier l’unité (exemple U1 = … V),
les phrases reconstituées. Série d’exercices sur la tension


Exercice n°1 :

Réponds aux questions en rédigeant des phrases.

Quel est le nom de l’instrument qui permet de mesurer une tension électrique ?

Comment doit-on brancher cet instrument ?







Exercice n°2 :

Réponds aux questions en rédigeant des phrases.

Quelle est l’unité de la tension électrique ?

Quel est le symbole de cette unité ?


Exercice n°3 :

Réponds à la question en rédigeant une phrase.

Que signifie la notation « UG » ?

Exercice n°4 :

Recopie et complète le schéma suivant avec le sens du courant électrique et un voltmètre mesurant la tension aux bornes de la lampe n° 1.


















Exercice n°5 :

Réponds aux questions en rédigeant des phrases.











Est-ce un montage en série ou en dérivation ?
Comment peut-on le démontrer ?
Ecris la loi qui s’applique dans un tel circuit pour la tension électrique.
Par quelle relation littérale (avec des lettres) peut-on remplacer cette loi ?

Exercice n°6 :

Calcule et écris les valeurs des tensions manquantes.



Exercice n°7 :

Calcule et écris les valeurs des tensions manquantes.















 Correction des exercices sur la tension électrique.
Exercice n°1 :


le voltmètre mesure la tension électrique.

Le voltmètre se branche en dérivation.


Exercice n°2 :


l’unité de la tension électrique est le volt.

Le symbole du volt est le « V ».


Exercice n°3 :


UG signifie la tension aux bornes du générateur.


Exercice n°4 :








Exercice n°5 :

C’est un montage en dérivation.

Si on devisse une lampe, l’autre lampe reste allumée.

Dans un montage en dérivation, la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes des lampes.

Cette loi peut être remplacer par la relation littérale : UG = U1 = U2

Exercice n°6 :




Exercice n°7 :




Autres propositions d’exercices qui demandent aux élèves de rédiger :
Exercice n° 1Enoncé
On construit le circuit suivant :







On donne pour ce circuit, les valeurs des tensions aux bornes du générateur et aux bornes de la lampe L2 :
UG = 12 V U2 = 7,6 V

Calculez la tension U1 aux bornes de la lampe L1.

Réécrivez la correction en complétant les phrases :

On cherche la valeur de la ……………….. aux …………. de la lampe L1 , notée …… ..

Dans un circuit en ……………….. , la …………………. aux bornes du générateur est égale à la …………………………. des …………. aux bornes des récepteurs  :

Cette loi ce traduit par la relation littérale :
…….. = …….. + ………..
Soit :
U1 = U…… – U…...

Application numérique :
U = ………. – ……….


U = ………. V

La tension aux bornes de la lampe L1 est égale à ……… Volts.



Exercice n° 1Correction rédigée


On cherche la valeur de la tension aux bornes de la lampe L1, notée U1.

Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des récepteurs.

Cette loi ce traduit par la relation littérale :
UG = U1 + U2
Soit :
U1 = UG – U2

Application numérique :
U = 12 – 7,6

U = 4,4 V

La tension aux bornes de la lampe L1 est égale à 4,4 Volts.



Exercice n° 2Enoncé

Mathieu a mesuré la tension aux bornes du générateur (notée UG )et la tension aux bornes de la lampe L1 ( notée U1 ) .

Il a trouvé : UG = 6 V
U1= 1,8 V









Aidez Mathieu à calculer la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2 ( on la notera U2 ).


Exercice n° 2Correction rédigée

On cherche la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2, notée U2 .


Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des lampes.

Cette loi se traduit par la relation littérale :
UG = U1 + U2

Soit

U2 = UG – U1

Application numérique:

U2 = 6 – 1,8


U2 = 4,2 V

La tension aux bornes de la lampe L2 est égale à 4,2 Volts.


Exercice n° 3Enoncé

Au cours d’une activité, Jeremy doit réaliser le circuit électrique dessiné ci-après.
L’énoncé de l’activité indique la valeur de la tension aux bornes du générateur (notée UG ) . On a : UG = 12 V











Représentez le schéma associé au circuit en rajoutant un voltmètre qui mesurera la tension aux bornes de la lampe L2 (vous n’oublierez pas d’indiquer les bornes du voltmètre et le sens du courant électrique dans le circuit).

Aidez Jeremy à calculer la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2 (On la notera U2 ) .

 Exercice n° 3Correction rédigée











On cherche la valeur de la tension aux bornes de la lampe L2 , notée U2.

Dans un circuit en dérivation, la tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux bornes de chaque lampe.

Cette loi se traduit par la relation littérale :
U2 = U1 = UG

Application numérique:

U2 = 12 V

La tension aux bornes de la lampe L2 est égale à 12 Volts.



Exercice n°4Enoncé

En appliquant les lois relatives à la tension électrique, complétez les valeurs des tensions électriques :












En appliquant les lois relatives à l’intensité du courant électrique, complétez les valeurs des intensités des courants :
















Exercice n° 4Correction rédigée





























IG
U1 = 6,2 – 3,8 = 2,4 V

I2
IG
I2
I1
I3
IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = 0,120 A
I3 = 0,040 A
IG
IG
I2
I1
I3
IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = .................
I3 = .................

UG = 6,2 V

+

U1 = ?

U2 = 3,8 V

UG = 6,2 V

+

+

U2 = ?

U1 = 3,5 V

UG = ?

U1 = 3,3 V

U2 = 8,7 V

UG = ?

+

+

U2 = ?

U1 = ?

UG = 6 V

+

U2

U1

UG

O

Lampe n°2

+


Refaites les mesures de tensions pour reconstituer les deux phrases de ton cours.

Borne COM COM

Borne V

V

+

Lampe 1

Lampe 2





-

+





Lampe n°1

F

U1 = 3,3 V

U2 = 8,7 V

UG = 8,7 + 3,3 = 12 V

+

U2 = 3,5 V

+

Lampe L1

Lampe L2

I1

I3

IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = 0,120 A
I3 = 0,040 A

L1

L2

+

Borne COM

Borne V

V

Lampe n°1

F

O

Lampe n°2

+

+

U2 = 6 V

U1 = 6 V

UG = 6 V

+

Lampe L2

Lampe L1

-







+

V

Borne COM

Borne V

L1

L2

+

Générateur

UG = 6 V
U1 = .................
U2 = 3,5 V
U3 = .................

L1

L3

L2

+

Générateur

UG = 6 V
U1 = 6 V
U2 = 3,5 V
U3 = 2,5 V

L1

L3

L2

+

Dans un circuit composé d’un
générateur et de deux lampes en série,

est égale à









la tension aux bornes des lampes.

des tensions aux bornes des lampes.

la tension aux bornes du générateur

la tension aux bornes du générateur

est égale à la somme

Dans un circuit composé d’un générateur
et de deux lampes en dérivation,

N° 4

Avant de brancher le voltmètre
, mettre:
Le bouton n° 1 sur la position DC ( tension continue ).
Le bouton n° 2 sur le calibre 20 V.

N° 1 : DC

N° 2

N° 3

20

























L1

UG = 3,5 V

I2

I1

I3

IG = 0,120 A
I1 = 0,080 A
I2 = .................
I3 = .................

L1

L3

L2

+

L3

L2

+