Loi d'Ohm 1
Activité proposée par : Gilles BOZON
Etablissement : Collège ARCHE DU LUDE
6 rue MARIOTTE
37300 JOUE LES TOURS
Thème : la loi d’Ohm EXAO et tableur (Excel)
On veut comparer les valeurs expérimentales obtenues pour la détermination d’une même résistance avec des méthodes différentes :
• Utilisation du code des couleurs ;
• Utilisation de l’ohmmètre ;
• Tracé de la caractéristique « intensité-tension » ;
• Acquisition informatique des données avec traitement ultérieur possible au tableur.
Classe :troisième
Horaires : deux séances d’une heure chacune ; une heure pour les trois premières méthodes et une heure pour l’acquisition avec l’interface IP2 et le traitement des résultats avec le tableur. Un bilan en classe entière (en salle multimédia équipée d’un vidéo projecteur) pourra clôturer cette étude.
Conditions matérielles :
• Partie classique : un générateur de tension variable, un ampèremètre, un voltmètre, un ohmmètre, 2 résistances (R1 et R2 de valeurs inconnues pour les élèves), 5 fils de connexion, le tableau du code des couleurs (ou un petit logiciel type « Resistor shop »).
• Partie informatisée : une interface (IP2), un capteur de tension (-25 V / +25 V), un capteur d’intensité (-250 mA / + 250 mA), un ordinateur.
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Description de l’activité :
1) Activité sans l’outil informatique
Les élèves déterminent pour la même résistance (R1 par exemple) sa valeur avec le code des couleurs, puis ils utilisent l’ohmmètre pour une mesure directe et enfin ils réalisent une détermination indirecte avec le montage « volt-ampèremètrique ».
2) Activité avec l’outil informatique
On remplace dans le montage précédent, les 2 multimètres par les 2 capteurs que l’on relie à l’interface.
a) Schéma et photo du montage
b) Protocole
• Régler les paramètres d’acquisition sur l’interface IP2
Nombre de points 1
Fréquence en points par minute 1
Déclenchement manuel
• Insérer la résistance dans le circuit (ou dans le support prévu à cet effet) ;
• Mettre le générateur sur la plus basse tension disponible (3 V ici) ;
• Appuyer une fois sur le bouton début de l’interface pour effectuer la première mesure ;
•Mettre le générateur sur la tension supérieure immédiatement disponible (4,5 V) ;
• Appuyer de nouveau une fois sur le bouton début de l’interface ;
• Répéter l’opération pour toutes les tensions disponibles (6 au total).
c) Résultats :
• On obtient la caractéristique de la résistance R testée (330 Ω au code des couleurs) ;
• Imprimer un exemplaire par élève de cette caractéristique ;
• Double-cliquer sur le graphique et placer le curseur sur le bas de la courbe ;
• Noter alors les valeurs de U et de I dans le tableau
•Procéder ainsi pour chaque valeur de U en vous déplaçant sur la courbe avec la flèche droite de direction du clavier ;
• Calculer dans chaque cas la valeur de R et finalement la valeur moyenne de toutes ces valeurs .
• Comparer aux valeurs de R obtenues lors de la séance précédente.
Bilan et perspectives :
1) Aménagement possible de la manipulation
On peut comparer entre elles les caractéristiques de différents dipôles (plusieurs résistances de valeurs différentes, un rhéostat, une diode, une lampe, …).
2) Avantages de l’acquisition, plus-value
Le tracé de la caractéristique est simultané à la mesure de U et de I et ce tracé a lieu en temps réel.
Pour la comparaison des différentes caractéristiques, les résultats (courbes) sont obtenus très rapidement avec l’interface et la comparaison visuelle permet tout de suite de voir si on est en présence d’un conducteur ohmique.
3) Temps de préparation
Le temps de faire le montage et de faire les 6 mesures soit 15 minutes à peu près.
Pour le traitement des données avec Excel, le temps mis dépend du niveau des élèves.