semaine 10 (1 juin) – les lois électriques – loi de l’intensité dans un circuit en dérivation

Problème : Brancher trop d’appareils sur une même prise peut se révéler dangereux.

Rappel : dans une installation électrique d’une maison, les appareils sont branchés en dérivation.

questions

1) D’après le document 2, quelles mesures sont similaires ?

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D’après le document 2, les mesures similaires sont :

  • la mesure de l’ampèremètre A2 et de l’ampèremètre A3 ≈ 200 mA
  • la mesure de l’ampèremètre A1 et de l’ampèremètre A5 ≈ 505 mA

2) (Aide manuel page 284– bilan 4 )- Recopie le schéma du montage électrique puis
a) surligne en rouge la branche principale du circuit (celle qui contient le générateur).
b) surligne en vert la dérivation qui contient la lampe L1.
c) surligne en bleu la dérivation qui contient la lampe L3.

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3) Recopie le schéma du montage électrique puis
a) surligne en rouge la partie du circuit dans laquelle l’intensité du courant est d’environ 500 mA.
b) surligne en vert la partie du circuit dans laquelle l’intensité du courant est d’environ 300 mA.
c) surligne en bleu la partie du circuit dans laquelle l’intensité du courant est d’environ 200 mA.

RAPPEL : Dans une portion d’un circuit où deux appareils (ou plus) sont branchés en série, le courant qui traverse chaque appareil est le même.

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4) Compare les deux schémas (question 2 et 3). Que constates-tu ?

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on a surligné les mêmes parties des mêmes couleurs donc chaque dérivation est traversée par un courant différent : l’intensité du courant change selon les dérivations mais elle est identique à l’intérieur d’une même branche.

5) Le courant sort du générateur par le borne « + » du générateur.
En comparant les valeurs mesurées par les ampèremètres, décris comment se répartit le courant fourni par le générateur lorsqu’il arrive au nœud P.

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Au nœud P, le courant qui arrive est celui de la branche principale (I = 504 mA). Il se partage ensuite en deux : un courant d’intensité de 200 mA « part » dans la branche dérivée des lampes L2 et L3 alors qu’un courant d’intensité 304 mA « part » dans la branché dérivée contenant la lampe L1.

6) En comparant les valeurs mesurées, décris ce qui se passe au niveau de l’intensité du courant au niveau du nœud N.

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Au nœud N, les courants des branches dérivées se rejoignent et leurs valeurs s’ajoutent (200mA + 304 mA) pour former le courant de la branche principale d’intensité 504 mA.

7)Quelles relations sont correctes (aux erreurs de précisions près) ?
I1 = I2 + I3
I1 ≈ I2 + I4
I2 = I5 + I4
I3 = I5 – I4
I4 ≈ I1 – I3

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I1 ≈ I2 + I4
I3 = I5 – I4
I4 ≈ I1 – I3

8) Propose une explication au fait que brancher trop d’appareils peut provoquer un incendie, en te servant des résultats de l’expérience et du document 1.

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D’après les résultats de l’expérience, si on ajoute plusieurs dérivations, l’intensité du courant dans chaque dérivation va s’ajouter aux autres au niveau de la multiprise donc l’intensité du courant dans la multiprise augmente au fur et à mesure que l’on branche des appareils.
Or d’après le document 1,
plus l’intensité est grande, plus l’effet joule (conversion de l’énergie électrique en énergie thermique) est important : la multiprise chauffe de plus en plus.
Si on branche trop d’appareils, le courant va devenir trop intense donc la multiprise va chauffer et risque de prendre feu
.

Dans un circuit en dérivation, le courant fourni par le générateur se répartit dans les branches dérivées.

Loi d’additivité des intensités dans un circuit en dérivation (aussi appelée loi des nœuds)
L’intensité du courant dans la branche principale est égale à la somme des intensités dans les branches dérivées
Igénérateur = Idérivation1 + Idérivation2 + …
ou IG = I1 + I2 + …

exercice d’application


On a cependant oublié de noter à quel ampèremètre correspondait à chaque mesure.

En utilisant tes connaissances de l’utilisation du multimètre, ainsi que la loi d’additivité de l’intensité du courant dans un circuit en dérivation (bilan 4 manuel p300), associe chaque mesure à l’ampèremètre correspondant en justifiant ton choix.

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– Sur le schéma, on voit que l’ampèremètre A2 est branché à l’envers (COM relié vers le « + » du générateur ». Dans ce cas, un « – » apparaît sur l’écran, ce qui est le cas pour la mesure A : la mesure A correspond donc à l’ampèremètre A2.

L’ampèremètre A0 mesure l’intensité dans la branche principale donc, d’après la loi d’additivité des intensités dans un circuit en dérivation, l’intensité de la branche principale est la plus grande et correspond à la somme des intensités des branches dérivées.
Les mesures 639 et 171 sont en mA car un ampèremètre ne peut pas mesurer des intensités supérieures à 10A et 639 mA + 171 mA = 810 mA = 0,81 A
0,81 A correspond à la mesure B donc cette mesure correspond à l’ampèremètreA0 .

Par élimination, la mesure C correspond à l’ampèremètre A1

Pour chaque mesure, précise si le calibre choisi est adapté. Si non, indique lequel il aurait fallu choisir.
On rappelle que le calibre adapté est le plus petit, tout en étant supérieur à la mesure. Un calibre adapté permet d’obtenir une mesure plus précise.

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Mesure A = 639 mA donc le calibre le plus adapté est le calibre 2000m (calibre 200m trop petit car 200mA < 639 mA)

Mesure B = 0,81 A = 810 mA donc le calibre le plus adapté est le calibre 2000m (calibre 10A peut être utilisé mais la mesure sera moins précise)

Mesure C= 171 mA donc le calibre le plus adapté est le calibre 200m (calibre 200m adapté car 200mA > 171 mA)

Pour marque-pages : Permaliens.

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