Lundi 30/03

Titre à copier : Chap 9 Signaux électriques et capteurs

Coller le cahier des charges :

Cahier des charges du chapitre

Mobiliser, restituer des connaissances

Connaître le vocabulaire d’électricité

Connaître la loi des mailles

Connaître la loi des nœuds

Connaître la loi d’Ohm

Citer des exemples de capteurs présents dans les objets de la vie quotidienne

Réaliser, calculer, utiliser des techniques, raisonner

Exploiter la loi des mailles et la loi des nœuds dans un circuit électrique comportant au plus deux mailles

Exploiter la caractéristique d’un dipôle électrique : point de fonctionnement, modélisation par une relation U = f(I) ou I = g(U).

Utiliser la loi d’Ohm.

Capacités numériques : représenter un nuage de points associé à la caractéristique d’un dipôle et modéliser la caractéristique de ce dipôle à l’aide d’un langage de programmation.

Capacité mathématique : identifier une situation de proportionnalité.

Mettre en œuvre une démarche expérimentale

Mesurer une tension et une intensité

Représenter et exploiter la caractéristique d’un dipôle

Mesurer une grandeur physique à l’aide d’un capteur électrique résistif. Produire et utiliser une

courbe d’étalonnage reliant la résistance d’un système avec une grandeur d’intérêt (température,

pression, intensité lumineuse, etc.). Utiliser un dispositif avec microcontrôleur et capteur.

I. Le vocabulaire de base en électricité (rappels du collège)

- Coller les savoirs (donnés ci-dessous) à propos du vocabulaire en électricité

- Visionner les capsules vidéo indiquées dans les savoirs au fur et à mesure.

- Puis essayer de compléter les savoirs collés (la correction sera visible jeudi sur l’ENT)

- Utiliser l’animation à propos du multimètre pour découvrir l’appareil (tourner le sélecteur) et comprendre la notion

de calibre

- Coller la fiche d’exercices du chap 9 (données ci-dessous) et faire l’exercice 4.

Savoirs à propos du vocabulaire en électricité

1. Circuit électrique. (vidéo) - Un circuit électrique est composé d’un générateur ou source de tension (pile, alimentation stabilisé, panneaux photovoltaïque…) et d’un ou plusieurs récepteurs qui sont des dipôles par exemple (lampes , diodes, résistance…). - Une maille est un chemin fermé (ne comportant pas

forcément un générateur). - Si le circuit est composé d’une seule maille, c’est un circuit ………….. - Si le circuit est composé de plusieurs mailles, c’est un circuit …………………… . Il comportera alors des nœuds (= point du circuit où 3 fils (au moins) se rejoignent). Exemple : indiquer sur le schéma ci-contre : le générateur, les récepteurs, les mailles et les nœuds. - Si le circuit est ……………, un courant circule dans le circuit. S’il est ouvert, il n’y a pas de courant. - Par convention, le courant circule de la borne + vers la borne – du générateur. Remarque : les électrons circulent en sens inverse du courant. Exemple : flécher les courants dans le circuit précédant (Ig, IL1, IL2)

2. Les grandeurs électriques (vidéo1 – vidéo2) - La grandeur intensité du courant électrique se note …….. et s’exprime en …………….... . Exemple : I = 35 mA L’appareil de mesure de l’intensité est ………………………………………….. qui se place en ……………… dans le circuit.

- La grandeur tension électrique se note …….. et s’exprime en ………….. L’appareil de mesure est le ……………………………….. qui se place en ……………… dans le circuit. Exemple : UG= 9,0 V. Remarque : la tension aux bornes d’un fil est toujours ……

- Par convention, la tension U est fléchée dans le sens du courant aux bornes d’un générateur et est fléchée dans le sens inverse du courant aux bornes d’un récepteur. Exemple : Flécher les tensions dans le premier circuit (Ug, UR, UL1, UL2) - La grandeur puissance électrique se note P et s’exprime en Watt (W). Elle correspond à l’énergie électrique E (consommée ou produite) par unité de temps. On a donc :

P = E

∆t

Avec t qui représente la durée de fonctionnement de l’appareil en secondes (s) et E en Joule (J).

3. Le multimètre (animation) C’est un appareil permettant de mesurer différentes grandeurs (résistance, tension, intensité…) Il est nécessaire de choisir 2 bornes :

- COM (avec un fil noir) - 2ème borne avec un fil rouge en fonction de la mesure à

effectuer. Il faut également sélectionner un calibre. On commence toujours par le calibre le plus élevé par sécurité puis on cherche le calibre le mieux adapté pour avoir une mesure plus précise. Attention : un mauvais choix de calibre grille le fusible de protection de l’appareil !

R

Exercices du chap 9 sur les lois de l’électricité

.

Utiliser le vocabulaire

Exploiter la loi des mailles et la loi des nœuds

Jeudi 2 avril : coller la suite du cours (suite du chap 9) ci-dessous :

- Faire ce TP (avec le QCM Pronote associé) pour le lundi 20/04

- Faire les exercices 5, 6, 7, 8 et 9 de la fiche d’exercice du chap 9 pour le jeudi 23/04

(si questions sur le TP et/ou les exercices, utiliser l’onglet « forum » de l’ENT situé dans la sous rubrique

« Physique chimie » de la rubrique de la classe 204)

II. Les lois dans les circuits électriques :

TP à propos de la loi des nœuds et de la loi des mailles I. Loi des nœuds :

- Ajouter sur le schéma ci-contre l’ampèremètre qui mesurera I1

- Aller sur l’animation suivante : animation et cliquer en bas à droite sur

« activité » (fiche méthode sur la page suivante)

- Dans la partie de l’activité « En série » faire les questions 1, 3,4 et 5 en

utilisant l’animation et donner vos réponses dans le QCM sur Pronote

- Dans la partie de l’activité « En dérivation » faire les questions 6, 8, 9 et 10

et donner vos réponses dans le QCM sur Pronote.

II. Loi des mailles :

- Visualiser la capsule vidéo suivante : vidéo

- Lire les documents 1 et 2 ci-dessous :

On étudie le circuit suivant :

Donnée : UPN = 4,5 V

1) Représenter sur le schéma ci-dessus les tensions UPN, UAB et UCD

2) Ajouter sur le schéma l’appareil de mesure permettant de mesurer la tension UAB

3) Réaliser le montage à l’aide l’animation suivante : animation.

4) Effectuer la mesure de UAB = ……………..

5) Par l’utilisation de la loi des mailles, déterminer UCD (calculée) :

UCD (calculée) = …………………………

6) Vérifier votre résultat en mesurant UCD avec l’animation : UCD (mesurée) = …………………..

7) Compléter le QCM Pronote

Document 1 : voltmètre et tension Pour mesurer la tension

UAB, on utilise un

voltmètre, placé en

dérivation.

Bornes : V et COM

Calibre : V DC

Si l’on veut mesurer UAB, la borne COM doit être reliée au

point B et la borne V au point A.

La tension UBA sera l’opposée de UAB. UBA = - UAB

L1 L2

Fiche méthode animation circuit électrique

Une fois que vous êtes dans la partie Activité, pour revenir à la partie TP cliquer sur les flèches rouges en bas à

gauche

Pour déplacer les fils faire glisser avec la main dans la borne où vous souhaiter brancher le fil

Attention si votre multimètre indique 1. c’est que votre calibre est trop petit. Changer de calibre pour avoir la

bonne valeur

Attention si votre multimètre indique « connexion et calibre

incompatibles », c’est que vous êtes branchés sur la borne

10A et calibre mA ou l’inverse

Savoirs à propos des lois dans les circuits électriques

1. Lois sur les courants. - Dans un circuit en série : l’intensité du courant est la même en tout point d’un circuit série : Exemple : écrire mathématiquement cette loi pour circuit ci-contre

I = I2 = I3 - Dans un circuit en dérivation : la somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent. C’est la loi des nœuds. Exemple : écrire mathématiquement cette loi pour le nœud ci-contre

I2 = I1 +I3

2. Loi sur les tensions - Dans un circuit en série : la somme des tensions le long d’une maille est égale à 0. C’est la loi des mailles. Exemple : écrire mathématiquement la loi des tensions pour le circuit ci-contre :

U1 – U2 – U3 = 0 - Dans un circuit en dérivation : la tension aux bornes de dipôles en dérivation connectés aux mêmes nœuds est égale. Exemple : écrire mathématiquement la loi des tensions pour le circuit ci-contre :

U = U1 = U2 Méthode à suivre :

Repérer la maille étudiée Flécher les courants en respectant la convention de fléchage des courants Flécher les tensions aux bornes de chaque élément de cette maille en respectant la convention de

fléchage des tensions Choisir un sens de parcours de cette maille Partir d’un point et parcourir la maille dans le sens choisi et ajouter les tensions rencontrées : une

tension est positive si elle est fléchée dans le sens de parcours et négative sinon Exemple :

1. Déterminer UD en utilisant la loi des mailles (suivre

la méthode donnée ci-dessus)

2. Que vaut la tension UCD aux bornes de la résistance

de droite ?

1) UD – U1 – U2 – U3 =0 d’après la loi des mailles pour

la maille 1.

Donc UD = U1 + U2 + U3

UD = 3,2 + 6,7 + 1,0

UD = 10,9 V

2) UCD = U2 = 6,7 V d’après la loi des tensions dans un

circuit en dérivation car cette résistance est en

dérivation sur la résistance de tension U2

Savoirs faire

Utiliser le vocabulaire Ex 4 p 313

Exploiter la loi des mailles et la loi des nœuds Ex 5,6,7,8,9 p 313

U1 = 3,2 V

U2 = 6,7 V

U3 = 1,0 V 1 1

Lundi 20/04

Voici la suite du chap 9 à ranger après le « II. Les lois dans les circuits électriques »

III. Les caractéristiques des dipôles

A faire pour le lundi 27 avril :

- Visionner la vidéo sur la loi d’Ohm (vous pouvez également manipuler l’animation utilisée dans cette vidéo)

- Coller les savoirs (donnés ci-dessous) à propos des caractéristiques des dipôles, les lire et les comprendre (si besoin

lire le livre p 309-310)

- Faire les exemples 1 et 2 (dans les savoirs) en cachant la correction puis comparer à la correction.

- Faire les exercices à propos des caractéristiques des dipôles (donnés ci-dessous après les savoirs)

Attention : pour les exercices 13, 14 et 15 (tâche complexe) il faudra aussi utiliser la loi des mailles et la loi des nœuds

en plus de la loi d’Ohm.

Savoirs à propos des caractéristiques des dipôles

Savoirs faire

Utiliser la loi d’Ohm Ex 11,12,13,14 p 314

Utiliser la caractéristique d’un dipôle Ex 17 ,18 p 316

La caractéristique tension-courant d’un dipôle

est la représentation graphique U=f(I) de la

tension U aux bornes de ce dipôle en fonction de

l’intensité I du courant qui le traverse. On doit

préciser l’orientation de la flèche tension et le

sens du courant.

Circuit permettant de tracer une caractéristique :

Caractéristique d’un dipôle électrique

Caractéristiques de différents dipôles :

Exemples : 1. Calculer la tension aux bornes d’une résistance de

100 parcourue par un courant de 200 mA.

I= 200 mA = 0,2 A et R = 100 Or U = R.I donc U = 100x0,2 = 20 V 2. Une résistance R est parcourue par un courant de 20 mA. La tension à ses bornes est de 3,4V. Que vaut R ? I = 20 mA = 0,02 A et U = 3,4 V

Or R = U/I donc R = 3,4 / 0,02 = 170

vidéo sur la loi d’Ohm

Exercices du chap 9 sur les caractéristiques d’un dipôle

Utiliser la loi d’Ohm

Utiliser la caractéristique d’un dipôle

IV. Les capteurs :

- Faire l’activité ci-dessous pour jeudi 30 avril

- Ranger et lire les savoirs à propos des capteurs et visionner la vidéo associée

Activité documentaire à propos des capteurs : conduire en confort et sécurité Objectif : citer des exemples de capteurs Compétences :

- Exploiter des documents

- Analyser

Savoirs à propos des capteurs

vidéo