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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)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)U = f(I) d’un générateur, il faut le connecter à une résistance RR réglable. En modifiant la valeur de R,R , on ajuste l’intensité II du courant à la valeur désirée.

Montage générateur


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

Doc. 2
Sources de tension continue

  • Une source idéale de tension est un générateur parfait, caractérisé par une tension E0E_{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 rr appelée résistance interne de la source. La tension aux bornes de la source réelle a pour équation : U=E0rI.U=E_{0}-r \cdot I.

  • Montage sources de tension continue

La tension aux bornes de la source varie en fonction de l’intensité du courant qui la traverse :
  • E0E_{0} est la tension à vide ;
  • IccI_{\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).

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\Omega ;
  • Fils de connexion ;
  • Interrupteur.

Compétence

VAL : Modéliser numériquement un ensemble de mesures

Questions

Voir les réponses
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 UU et de II en faisant varier la valeur de la résistance du rhéostat. Tracer la caractéristique U=f(I)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 E0E_{0} et rr de la pile.
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5. Quelle est la valeur de l’intensité de court-circuit IccI_{\text{cc}} pour le générateur réel (U=0U = 0 V dans ce cas) ?

Synthèse de l'activité

Voir les réponses
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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