I Comment obtenir une tension réglable ?
Expérience 1 : Réaliser un montage diviseur de tension.
) Réaliser le montage ci-contre. Le générateur délivre une tension constante de Ug=6V. Prendre R2=1 kΩ et R1=10 kΩ.
b) Mesurer la tension Ug aux bornes du générateur et la tension U1 = UAB aux bornes du conducteur ohmique de résistance R1.
c) Recommencer ces mesures en donnant à R1 les valeurs suivantes 4,7kΩ, 470Ω, 330Ω et 2,2kΩ et noter les résultats dans un tableau.
d) Comment varie la tension U1 aux bornes du conducteur ohmique R1 quand la valeur de sa résistance augmente ?
e) À partir des mesures, calculer le rapport
et le comparer au rapport
(regrouper vos calculs dans un tableau.)
f) Pourquoi nomme-t-on ce montage « diviseur de tension » ?
g) Donnez l’expression de la tension U1 en fonction de l’intensité I et de R1 (relation 1)
Donnez l’expression de la tension Ug en fonction de l’intensité I de R1 et de R2 (relation 2)
A l’aide des deux relations donner l’expression reliant U1, Ug , R1 et R2
Expérience 2 : Obtenir une tension réglable avec un rhéostat.
Le rhéostat est un composant composé par trois bornes. Il permet d’éviter de changer un conducteur ohmique pour modifier la tension de sortie d’un diviseur de tension.
a) Mettez le curseur du rhéostat dans une position quelconque (position 1). A l’aide de l’ohmmètre, mesurer la résistance entre les différentes bornes RAC et RAB en déduire RBC.
Recommencer en modifiant la position du curseur (position 2) (Regrouper vos mesures dans un tableau.).
b) Remplacer dans le circuit de l’expérience 1, les conducteurs ohmiques R1 et R2 par le rhéostat. Mesurer la tension UAB pour diverses positions du curseur. (Regrouper vos mesures dans un tableau.).
c) Quelle relation y a-t-il entre les résistances RAC, RAB et RBC ? Que fait-on varier quand on modifie la position du curseur ?
d) On note R=RAB. En utilisant l’expression de U1 établie dans l’expérience 1, écrire l’expression de U1 en fonction de Ug, R et RBC.
e) Entre quelles valeurs varie la tension U1 = UAB quand on modifie la position du curseur ? Quelle est la position du curseur qui permet d’obtenir UAB = Ug ?
Le montage avec le rhéostat est maintenant utilisé comme source de tension entre les points A et B pour alimenter un conducteur ohmique de résistance R’. On note US la tension UAB et Ug la tension UAC.
1) Régler la position du curseur pour obtenir US0=4V en l’absence du conducteur ohmique R’. Couper le générateur, débrancher le rhéostat et mesurer la valeur de RAB.
2) Sans déplacer la position du curseur (USO=4,00V), refaites le circuit et placer la boite à décades de résistance R’. Régler R’ sur 1kΩ et mesurer la tension US.
3) Pour les deux questions suivantes, présentez vos mesures dans un tableau.
a) Mesurer la tension US pour diverses valeurs de la résistance R’ : 10 kΩ, 9kΩ, 8kΩ, ......., 1kΩ, 900Ω, 800Ω, ...100Ω
b) Calculer les valeurs de l’intensité IR’ du courant circulant dans le conducteur ohmique de résistance R’. (justifier le calcul)
4) Comment évoluent la tension US et l’intensité IR’ quand la valeur de la résistance R’ diminue ?
5) Le dispositif constitue-t-il une source de tension de valeur constante indépendante de la résistance du circuit R’ ainsi alimenté ?
6) Pour quelles valeurs de R’ la tension de sortie vérifie-t-elle la condition US<0,95US0 ?
7) Comment doit être la valeur de l’intensité du courant débité dans le conducteur ohmique R’ pour que ce montage soit peu affecté par la valeur de R’ ?
