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 ?

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Par intuition

La tension aux bornes d'une pile plate de 4,5 V est-elle variable ?

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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.

Retrouvez le tracé de la caractéristique d'un générateur en vidéo en cliquant ici.

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Doc. 2
Sources de tension continue

Une source idéale de tension est un générateur parfait, caractérisé par une tension E_{0} 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=E_{0}-r \cdot I.

La tension aux bornes de la source varie en fonction de l'intensité du courant qui la traverse :

E_{0} est la tension à vide ;
I_{\mathrm{cc}} 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).

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Doc. 3
Matériel nécessaire

Logiciel tableur-grapheur ;

Pile de 4,5 V ou de 9 V (6LR61) ;

Ampèremètre ;

Voltmètre ;

Rhéostat (ou potentiomètre) de 100 \Omega ;

Fils de connexion ;

Interrupteur.

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Questions

Compétence(s)

VAL : Modéliser numériquement un ensemble de mesures

1. Schématiser le montage effectué par Émilie avec une pile et trois lampes.

Cliquez pour accéder à une zone de dessin

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.

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 E_{0} et r de la pile.

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5. Quelle est la valeur de l'intensité de court-circuit I_{\text{cc}} pour le générateur réel (U = 0 V dans ce cas) ?

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Synthèse de l'activité

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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Physique-Chimie 1re Spécialité

La tension aux bornes d'une pile dépend-elle du nombre de dipôles alimentés ?

Par intuition

Doc. 1Comment tracer la caractéristique d'un générateur ?

Doc. 2Sources de tension continue

Doc. 3Matériel nécessaire

GeoGebra

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Comment tracer la caractéristique d'un générateur ?

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Sources de tension continue

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