Principes Fondamentaux de l'Électricité et Mesures
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Principes de base des mesures électriques
Pourquoi étalonner l'ohmmètre lors du changement de gamme?
L'étalonnage est nécessaire pour vérifier le bon fonctionnement de l'instrument. Si l'étalonnage n'est pas effectué, cela peut entraîner une déviation incorrecte de l'aiguille sur l'échelle de l'ohmmètre. Pour établir le profil de résistance, la résistance mesurée est comparée à la lecture de l'ohmmètre. Cette vérification doit être effectuée en plusieurs points sur l'échelle de l'instrument et pour plusieurs gammes de mesure.
Comment connecter un ampèremètre pour mesurer le courant?
La connexion correcte est en série et non en parallèle. Un ampèremètre doit être branché de manière à ce que tout le courant traversant la résistance passe directement à travers l'instrument. Si l'ampèremètre était branché en parallèle, il ne mesurerait qu'une partie du courant total, faussant ainsi la mesure de l'intensité traversant la résistance R.
Résistance Équivalente
Dérivation de la résistance équivalente en série
L'expression de la résistance équivalente (Req) pour des résistances connectées en série est :
Req = R1 + R2 + ... + RN = ∑ Ri
Démonstration :
Supposons un circuit fermé avec n résistances connectées en série et une source de tension E. En appliquant la loi des mailles (Loi de Kirchhoff) :
- E - iR1 - iR2 - ... - iRn = 0
- E = i (R1 + R2 + R3 + ... + Rn)
- i = E / (R1 + R2 + R3 + ... + Rn)
Pour la résistance équivalente Req, le courant est donné par la Loi d'Ohm :
i = E / Req
En comparant les deux expressions du courant i, nous obtenons :
Req = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
Dérivation de la résistance équivalente en parallèle
L'expression de la résistance équivalente (Req) pour des résistances connectées en parallèle est :
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
Démonstration :
En supposant un circuit fermé où les résistances sont soumises à la même différence de potentiel V. Le courant total I se divise en courants partiels i1, i2, ... in. En appliquant la Loi des Nœuds (Loi de Kirchhoff) :
- I = i1 + i2 + ... + in
- Selon la Loi d'Ohm : i1 = V/R1, i2 = V/R2, etc.
- I = V/R1 + V/R2 + ... + V/Rn
- I = V (1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn)
Si l'on utilise la résistance équivalente Req, le courant total est I = V / Req. En regroupant les deux dernières expressions, nous obtenons :
V / Req = V (1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn)
D'où : 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
Le rhéostat
Le rhéostat : définition et fonctions
Le rhéostat est un instrument utilisé pour modifier la valeur de la résistance dans un circuit, permettant ainsi d'ajuster l'intensité du courant électrique. Son application technologique offre des avantages significatifs pour la variation de l'intensité dans les circuits.
Fonctionnement du rhéostat
- Comme diviseur de tension (Potentiomètre) : Le dispositif est constitué des bornes 1 ou 2 et de la borne 3 (curseur). Il permet de prélever une fraction de la tension totale.
- Comme régulateur de courant (Résistance variable) : Les bornes 1 ou 2 sont reliées à l'alimentation, et la borne 3 (curseur) est connectée en série avec la charge du circuit.
Application de la Loi d'Ohm
Mesurer la tension avec un ampèremètre et un ohmmètre
Pour mesurer la tension (différence de potentiel V) aux bornes d'une résistance R en n'ayant qu'un ampèremètre et un testeur de résistance (ohmmètre), il faut procéder en deux étapes :
- Mesurer la valeur de la résistance R à l'aide du testeur.
- Connecter l'ampèremètre en série dans le circuit pour mesurer l'intensité du courant i qui traverse la résistance.
Ensuite, on calcule la différence de potentiel en appliquant la Loi d'Ohm :
V = iR