La tension aux bornes d’une pile dépend-elle du nombre de dipôles alimentés ?
P.280
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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE
1
La tension aux bornes d’une pile dépend-elle du
nombre de dipôles alimentés ?
Émilie utilise une pile de 9 V pour faire briller des lampes associées en dérivation. Elle constate que la tension aux bornes de la pile diminue quand le nombre de lampes augmente.
➜ Qu’est-ce que la caractéristique U=f(I) d’une source réelle de tension ?
Par intuition
La tension aux bornes d’une pile plate de 4,5 V est-elle variable ?
Doc. 1
Comment tracer la caractéristique d’un générateur ?
Pour obtenir la caractéristique U=f(I) d’un générateur, il faut le connecter à une résistance R réglable. En modifiant la valeur de R, on ajuste l’intensité I du courant à la valeur désirée.
Une source idéale de tension est un générateur parfait, caractérisé par une tension E0 à ses bornes qui reste constante.
Une source réelle de tension peut être modélisée par une source idéale de tension en série avec une résistance r appelée résistance interne de la source. La tension aux bornes de la source réelle a pour équation : U=E0−r⋅I.
La tension aux bornes de la source varie en fonction de l’intensité du courant qui la traverse :
E0 est la tension à vide ;
Icc est l’intensité du courant de court-circuit, c’est-à-dire l’intensité du courant lorsque la source de tension est en court-circuit (ses deux bornes sont reliées par un fil).
Doc. 3
Matériel nécessaire
Logiciel tableur-grapheur ;
Pile de 4,5 V ou de 9 V (6LR61) ;
Ampèremètre ;
Voltmètre ;
Rhéostat (ou potentiomètre) de 100 Ω ;
Fils de connexion ;
Interrupteur.
Compétence
✔VAL : Modéliser numériquement un ensemble de mesures
Questions
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1. Schématiser le montage effectué par Émilie avec une pile et trois lampes.
Couleurs
Formes
Dessinez ici
2. Doc. 1 On souhaite tracer la caractéristique d’une pile similaire. Câbler le montage présenté en choisissant un calibre adapté pour le voltmètre et l’ampèremètre.
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3. Effectuer les mesures nécessaires de U et de I en faisant varier la valeur de la résistance du rhéostat. Tracer la caractéristique U=f(I) à l’aide d’un logiciel tableur-grapheur.
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4. Modéliser cette caractéristique par une régression linéaire. Relever les valeurs du coefficient directeur de la droite et son ordonnée à l’origine, puis à l’aide du doc. 2 en déduire les valeurs numériques des paramètres E0 et r de la pile.
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5. Quelle est la valeur de l’intensité de court-circuit Icc pour le générateur réel (U=0 V dans ce cas) ?
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Synthèse de l'activité
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La tension aux bornes d’un générateur réel de tension est-elle constante ? Si non, de
quel(s) paramètre(s) dépend-elle ?
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