Mesures électriques en courant continu

Compte rendu TP de physique :

TP 3 :  Mesures électriques en courant continu

Composants non linéaires

Objectif :  Le but de ce TP est d’étudier les caractéristiques d’une diode électroluminescente (DEL), d’étudier le comportement d’un moteur et enfin celui d’un capteur.

Nous allons pour cela effectuer plusieurs montages différents, relever plusieurs mesures (intensité, tension, etc.) que nous allons représenter sur graphe Excel.

1. CARACTERISITIQUE D’UNE DIODE ELECTROLUMESCENTE (LED)

Une caractéristique d’une diode est qu’elle ne laisse passer le courant que dans un sens et pas dans l’autre. C’est ce que nous allons vérifier au cours de ce TP.

Pour ne pas griller la DEL, on va utiliser une résistance qui va protéger celle-ci.

Effectuons les montages suivant :

Nous allons donc relever la caractéristique courant-tension (I=f(U)) de la LED seule, puis celle de l’ensemble LED+ résistance, en réglant la tension d’alimentation successivement à 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 et 10 V.

Puis nous allons représenter les deux caractéristiques sur le même graphique : LED seule et LED+ résistance.

Nous obtenons donc les mesures suivantes :

[pic 1]

Nous observons qu’à partir d’une tension de 3V, la diode s’allume car traversée par un courant suffisant. Cela correspond à son seuil.

Si l’on dispose aux bornes d’une diode une tension supérieure au seuil, l’intensité atteint des valeurs destructrices pour la diode. On limite alors le courant dans la diode en branchant en série une résistance.

[pic 2]

Ensuite nous les représentons sur un même graphe :

[pic 3]

La courbe rouge correspond au schéma 2 tandis que la courbe bleue représente le schéma 1.

En ce qui concerne la courbe bleue (Del+ résistance), la valeur de la tension augmente moins rapidement car la résistance réduit l’intensité du courant qui passe dans la DEL.

En ce qui concerne la courbe rouge, (DEL seule), elle augmente beaucoup plus vite ; il n’y a pas de résistance.

On peut remarquer que le seuil du graphique, égal à 2, est légèrement différent de celui pour laquelle la LED s’allume, égal à 3.

1. COMPORTEMENT D’UN MOTEUR

Effectuons le montage suivant :

Au moyen d’une petite alimentation d’environ 3V, nous allons relever I et U aux bornes d’un petit moteur électrique :

• A vide, lorsque le moteur tourne librement
• Lorsque le moteur est partiellement bloqué
• Lorsque le moteur est bloqué

 Après avoir obtenu les valeurs, nous allons calculer, dans les trois cas, la résistance apparente (U/I en ohm), la puissance électrique consommée (P=UI) et la puissance dissipée en chaleur.

L’ensemble de ces informations sont regroupés dans le tableau suivant :

[pic 4]

On observe que plus le moteur est bloqué, plus son intensité est forte. C’est dû à la chaleur fournie au moteur. L’intensité du mouvement mécanique seul est quasiment égal à 2.5 fois celle de la chaleur uniquement.

       3) CAPTEURS

Un capteur est un dispositif possédant une propriété électrique qui dépend d’une grandeur physique comme la température, la force, la pression, etc.

1. Capteur d’éclairement (phototransistor)

Effectuons le montage suivant :

Au cours de cette expérience, nous allons effectuer des mesures lorsque le capteur est obscurci et lorsqu’il est à la lumière naturelle.