Fiche d'activités
Cette page reproduit les travaux que j'ai pu réaliser avec mes élèves de collège. Elles sont libres de droit et vous pouvez les utiliser comme bon vous semble. Par contre , je serai heureux, ami visiteur, si vous m'adressez un petit bonjour par mail et si vous me faîtes connaître vos commentaires et vos idées.
Problème n°2: Quelle est la caractéristique d'un résistor?
Contact: vos remarques ou suggestions.
Caractéristique d’un dipôle: relation entre tension et intensité aux bornes de ce dipôle.
Commentaire: l'EXAO se prête bien à ce genre d'activités. La mesure de l'intensité et de la tension peut se faire avec un ampèremètre et un voltmètre.Le tracé du graphique peut être réalisé au crayon. L'utilisation de la console et de l'ordinateur sont plus motivants pour les élèves. L'acquisition des données est rapide, il est un peu plus difficile et plus long pour les élèves de travailler sur l'ordinateur: il leur faut rapatrier les données de la console vers l'ordinateur, puis de l'ordinatuer vers leur disquette personnelle, de mettre en forme le graphique puis de l'imprimer, mais c'est très réalisable. Ce travail s'est fait par demi-classe, l'autre demi-classe travaillait pendant ce temps sur l'activité 4 précédente: position et sens pour le résistor.
Activité 1: Mesure de la tension et de l'intensité aux bornes d'un dipôle.
Pour déterminer cette caractéristique, faire varier la tension aux bornes du dipôle (0V, 2V, 4V, 6V, 8V, 10V et 12V). Mesurer l’intensité dans chaque cas, mettre les résultats dans un tableau. Tracer le graphique I=f(U).
Montage à réaliser :
La manipulation se fera avec une console VTT et deux capteurs ampèremètre et voltmètre.
Les mesures sont faites avec la console (voir fiche utilisation) puis récupérées par ordinateur.
A la fin chaque élève doit produire le tableau de résultat et le graphique I = f(U)
Télécharger la fiche au format word95 (environ 50k)
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Activité 2: Acquisition de données par ExAO
Travail à réaliser: Mesure avec une console VTT de la tension et de l'intensité aux bornes d'une résistance.
Méthode: suivre la fiche d'utilisation jusqu'à la 6ème étape pour s'entraîner d'abord à réaliser une mesure. Une fois cette étape franchie, continuer à suivre la fiche méthode pour réaliser une série de mesures et l'enregistrer sur la console.
1- Relier la prise d’alimentation à une prise de courant avec le fil d’alimentation. 2- Brancher le capteur ampèremètre sur la voie Y1 et le capteur voltmètre sur la voie Y4. 3- Réaliser le circuit suivant le schéma de montage à réaliser en remplaçant l’ampèremètre et le voltmètre par les capteurs correspondants. 4- Allumer la console en appuyant sur la touche marche/arrêt. 5- L’alimentation du circuit étant éteinte, à l’écran la voie Y1 affiche 0.000A et la voie Y4 affiche 000V. 6- La console est en mesure de mesurer instantanément l’intensité et la tension dans le circuit. Faire un essai en réglant l’alimentation sur 3V. Ecrire les résultats obtenus : U=............ I=............ 7- La console pet aussi enregistrer plusieurs mesures. Pour cela accéder au menu en appuyant sur la touche F1, choisir Enregistreur et appuyer sur OK. Choisir alors dans le menu F1 : mesure nouvelle 8- Il est alors possible de commencer l’acquisition de données. Faire varier la tension de l’alimentation de 0V à 12V en allant de 2 en 2V. A chaque réglage mémoriser la mesure avec la touche Mem. 9- A la fin des mesures il faut penser à sauver les données. Pour cela, avec le menu F1 choisir Sauver. Donner un nom au fichier (ici R1), puis lancer la sauvegarde avec Mem. 10- L’acquisition est terminée. Il reste à sortir de l’acquisition avec le menu F1 et la commande Quitter. Penser à éteindre la console avec la touche Marche/Arrêt. Il faudra maintenant sur ordinateur récupérer et exploiter les données pour obtenir le tableau et le graphique demandés. Télécharger la fiche au format word95 (environ 50k)
1- Relier la prise d’alimentation à une prise de courant avec le fil d’alimentation.
2- Brancher le capteur ampèremètre sur la voie Y1 et le capteur voltmètre sur la voie Y4.
3- Réaliser le circuit suivant le schéma de montage à réaliser en remplaçant l’ampèremètre et le voltmètre par les capteurs correspondants.
4- Allumer la console en appuyant sur la touche marche/arrêt.
5- L’alimentation du circuit étant éteinte, à l’écran la voie Y1 affiche 0.000A et la voie Y4 affiche 000V.
6- La console est en mesure de mesurer instantanément l’intensité et la tension dans le circuit. Faire un essai en réglant l’alimentation sur 3V. Ecrire les résultats obtenus :
U=............ I=............
7- La console pet aussi enregistrer plusieurs mesures. Pour cela accéder au menu en appuyant sur la touche F1, choisir Enregistreur et appuyer sur OK. Choisir alors dans le menu F1 : mesure nouvelle
8- Il est alors possible de commencer l’acquisition de données. Faire varier la tension de l’alimentation de 0V à 12V en allant de 2 en 2V. A chaque réglage mémoriser la mesure avec la touche Mem.
9- A la fin des mesures il faut penser à sauver les données. Pour cela, avec le menu F1 choisir Sauver. Donner un nom au fichier (ici R1), puis lancer la sauvegarde avec Mem.
10- L’acquisition est terminée. Il reste à sortir de l’acquisition avec le menu F1 et la commande Quitter. Penser à éteindre la console avec la touche Marche/Arrêt. Il faudra maintenant sur ordinateur récupérer et exploiter les données pour obtenir le tableau et le graphique demandés.
Activité 3: Interprétation des résultats obtenus.
Travail individuel:
Répondre sur le cahier aux questions suivantes:
- Pour chaque couple de points calculer le rapport U/I. Que remarque-t-on?
rép: les résultats sont à peu près identiques, aux environs de 220 pour le résistor que nous avons utilisé.
- Avec le code des couleurs, calculer la valeur du résistor utilisé. Que remarque-t-on?
rép: 220 ohms.
- Que peut-on dire de la disposition des points sur le graphique?
rép: ils sont alignés
- Quelle conclusion peut-on tirer sur la tension et l'intensité aux bornes d'un résistor?
rép: La tension et l'intensité aux borne sdu résistor sont proportionnelles.
- En utilisant le graphique, prévoir l'intensité traversant le résistor si la tension était de 5V?
rép: environ 0.022A
Bilan:
Loi d'Ohm.
Aux bornes d'un résistor, le rapport entre la tension U et l'intensité I qui le traverse est un nombre constant R qui est la résistance du conducteur. La tension et l'intensité sont proportionnelles. Le résistor est un conducteur ohmique.
Activité 4: Application numérique.
Travail individuel: répondre sur le cahier aux questions suivantes: (exercice du manuel des élèves Belin p156 n°4)
a- Un conducteur ohmique est soumis à une tension de 6V. Le courant qui le traverse a une intensité de 128mA. Calculez la valeur de la résistance de ce conducteur.
Commentaire et solution: j'ai résolu ce premier exrecice avec les élèves en insistant bien sur la présentation de la réponse.
R=U/I
U= 6V
I=128mA=0.128A
U=6/0.128= 46.9ohms.
b- On applique une tension de 6V à un conducteur ohmique de 220 ohms. Quelle est en mA l'intensité du courant qui le traverse?
rép: 27,3mA
c- Un conducteur ohmique de 47 kiloohms est parcouru par un courant d'intensité 150 microampères. Quelle est la valeur de la tension entre ses bornes?
rép: 7,05V