Sommaire
- L'intensité du courant et l'ampèremètre
- L'intensité dans un circuit en série
- La tension électrique et le voltmètre
- Ampèremètre ou voltmètre : ne pas confondre
- L'essentiel, cartes mémoire et quiz final
- mesurer l'intensité du courant (en ampère, A) avec un ampèremètre branché en série ;
- savoir que, dans un circuit en série, l'intensité est la même en tout point ;
- mesurer la tension (en volt, V) aux bornes d'un dipôle avec un voltmètre branché en dérivation ;
- savoir qu'un appareil de mesure donne une valeur approchée.
Prérequis : chapitre « Le circuit électrique » (boucle fermée, série, dérivation, symboles A et V) et chapitre « Mesurer le temps » (valeur approchée).
L'intensité du courant et l'ampèremètre
Je découvre
Une lampe brille plus ou moins selon le circuit. On peut le voir, mais comment le mesurer ? Il faut une grandeur qui indique « combien » de courant traverse un dipôle : l'intensité.
L'intensité du courant électrique se note I. Son unité est l'ampère (symbole A), une unité de base du système international. On utilise aussi le milliampère : 1 A = 1 000 mA.
Elle se mesure avec un ampèremètre (ou un multimètre réglé en ampèremètre), symbole : un cercle avec la lettre A.
- J'ouvre le circuit à l'endroit où je veux mesurer.
- Je place l'ampèremètre dans la boucle, comme un dipôle de plus : il est en série.
- J'utilise la borne COM et la borne A (ou mA) du multimètre.
- Je commence par le plus grand calibre, puis je descends si l'affichage manque de précision.
Un ampèremètre branché en dérivation (aux bornes d'une lampe ou de la pile) crée un court-circuit : il peut griller le fusible de l'appareil. On fait toujours vérifier le montage avant de fermer l'interrupteur.
Je m'entraîne
L'intensité dans un circuit en série
Je découvre
Beaucoup d'élèves pensent que le courant « s'use » en traversant une lampe : il y en aurait moins après qu'avant. Vérifions-le !
J'observe — le multimètre virtuel
Consigne : place l'ampèremètre en a, b, c puis d, choisis un calibre et clique sur « Mesurer ». Échange ensuite les deux lampes. Essaie aussi (virtuellement !) de le brancher en dérivation.
| Mesure | Position | Ordre des lampes | Calibre | Affichage |
|---|
Compare les valeurs obtenues aux différentes positions. Le courant s'use-t-il ?
Je comprends
Aux petites différences de mesure près (dernier chiffre), l'ampèremètre indique la même intensité en a, b, c et d, et le résultat ne change pas quand on échange les lampes. Le courant ne « s'use » pas : ce qui est converti dans la lampe, c'est l'énergie, pas le courant.
Dans un circuit constitué uniquement de dipôles en série, l'intensité du courant est la même en tout point du circuit, et elle ne dépend pas de l'ordre des dipôles. C'est la loi d'unicité de l'intensité.
Calibre 200 mA, affichage 162.4 : l'intensité vaut 162,4 mA, soit 0,162 4 A. Calibre 10 A, affichage 0.16 : même intensité, mais moins de chiffres, donc moins précis. Si le calibre est trop petit, l'appareil affiche 1. à gauche : il faut choisir un calibre plus grand.
Deux binômes trouvent 0,32 A et 0,33 A avec le même montage : personne ne s'est trompé. Comme pour le chronomètre, l'appareil ne donne qu'une valeur approchée.
Je m'entraîne
La tension électrique et le voltmètre
Je découvre
Sur une pile, on lit « 4,5 V » ; sur une lampe, « 3,5 V ». Le V désigne le volt, unité de la tension électrique. Une tension existe entre deux points : les deux bornes d'un dipôle.
La tension électrique se note U. Son unité est le volt (symbole V). Elle se mesure aux bornes d'un dipôle avec un voltmètre, branché en dérivation : on relie ses deux bornes (COM et V) aux deux bornes du dipôle, sans rien débrancher.
J'observe — le voltmètre virtuel
Consigne : les deux lampes sont différentes (L₁ : 6 V ; L₂ : 3,5 V). Mesure la tension aux bornes de chaque dipôle, puis échange les lampes et recommence. Teste aussi un voltmètre branché en série.
| Mesure | Aux bornes de | Ordre des lampes | Interrupteur | Affichage |
|---|
Je comprends
- La tension aux bornes d'une lampe ne dépend pas de sa place dans le circuit en série : elle suit la lampe quand on l'échange.
- Mais, contrairement à l'intensité, la tension peut être différente d'un dipôle à l'autre : L₁ et L₂ n'ont pas la même tension.
- Aux bornes d'un interrupteur fermé (ou d'un fil), la tension est presque nulle. Aux bornes de la pile, on mesure environ 4,5 V.
- Un voltmètre branché en série empêche presque tout le courant de passer : les lampes s'éteignent et la mesure n'a plus de sens pour la lampe.
La tension (en volt, V) aux bornes d'un dipôle se mesure avec un voltmètre branché en dérivation. Dans un circuit en série, la tension aux bornes d'un dipôle ne dépend pas de sa place. Le fonctionnement d'un dipôle est caractérisé par la tension à ses bornes et l'intensité qui le traverse.
Additionne les tensions de L₁ et de L₂ et compare à la tension de la pile quand le circuit est fermé. Que remarques-tu ? Tu étudieras cette loi et la relation entre tension et intensité en 4e.
Je m'entraîne
Ampèremètre ou voltmètre : ne pas confondre
| Intensité | Tension | |
|---|---|---|
| Symbole de la grandeur | I | U |
| Unité (symbole) | ampère (A) ; 1 A = 1 000 mA | volt (V) |
| Appareil | ampèremètre | voltmètre |
| Branchement | en série, dans la boucle (on ouvre le circuit) | en dérivation, aux bornes du dipôle (on ne débranche rien) |
| Bornes du multimètre | COM et A (ou mA) | COM et V |
| Dans un circuit en série | la même partout | ne dépend pas de la place du dipôle, mais peut varier d'un dipôle à l'autre |
« Ampèremètre : il Attend le courant dans la boucle (série). Voltmètre : il Vient se poser à côté du dipôle (dérivation). »
Je m'entraîne
L'essentiel à retenir
Intensité
- I, en ampère (A) ; 1 A = 1 000 mA.
- Ampèremètre en série.
- En série : même intensité partout.
Tension
- U, en volt (V).
- Voltmètre en dérivation, aux bornes du dipôle.
- En série : ne dépend pas de la place du dipôle.
Mesurer
- Commencer par le plus grand calibre.
- Toute mesure est une valeur approchée.
Cartes mémoire — touche une carte pour la retourner
Glossaire
Multimètre
Appareil qui peut servir d'ampèremètre ou de voltmètre selon la position du sélecteur et les bornes utilisées.
Calibre
Plus grande valeur que l'appareil peut mesurer dans une position du sélecteur.
Borne COM
Borne « commune » du multimètre, utilisée pour toutes les mesures.
Aux bornes de
Entre les deux points de connexion d'un dipôle : c'est là qu'on mesure une tension.