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Étude du courant et de la tension dans des circuits en série et en parallèle en utilisant la loi d’Ohm pour calculer les résistances équivalentes
Dans cette expérience nous allons étudier le courant et la tension à l’aide de différents circuits électriques afin d’énoncer les différences entre les circuits en série et les circuits en parallèle.
Démarche :
Dans cette expérience notre but était d’étudier le courant et la tension dans différents circuits. L’expérience était divisée en trois parties : la première consistait à mesurer l’intensité d’un circuit en série avec 2 résistances en les variant de 10 Ohm à 68 Ohm. La seconde consistait à mesurer l’intensité passant dans un circuit en parallèle, dans un premier temps à travers deux résistances de 47 Ohm, dans un deuxième temps à travers une résistance de 47 Ohm et une autre de 68 Ohm, et dans un troisième temps à travers deux résistances de 68 Ohm. La dernière partie consistait à mesurer le courant dans un circuit en série, et plus précisément à mesurer l’intensité du courant sortant des résistances à l’aide de deux capteurs placés à la sortie de ces dernières. Pour ce faire, nous avons utilisé un ordinateur, un capteur et un générateur.
Questions préalables :
1) Nous pensons que la résistance équivalente aura une valeur plus grande que une seule résistance, car dans un circuit en série la résistance équivalente est égale à toutes les résistances du circuit additionnées.
2) Pour le circuit monté en parallèle, nous pensons que la résistance équivalente aura une valeur plus faible qu’une seule résistance.
3)
|résistance||tolérence||résistance minimum||résistance maximum|
|10 ohm||10 %||9 ohm||11 ohm|
|47 ohm||10 %||42.3 ohm||51.7 ohm|
|68 ohm||10 %||61.2 ohm||74.8 ohm|
Analyse :
1) Le V total est la somme de V1 et V2
Vtot=V1+V2
|R1 ohm||R2 ohm||I (A)||V1 (V)||V2 (V)|
|1||10||10||0.14||1.451||1.48|
|2||10||47||0.05||0.5||2.44|
|3||47||47||0.03||1.5||1.5|
|Req ohm||Vtot (V)|
|1||20||2.93|
|2||57||9.9|
|3||94||3|
2) Pour les circuits en série nous devons appliquer la formule suivante :
Req= (U1+U2)/I = U1/I+U2/I = R1+R2.
Dans le premier cas les deux résistances valent 10 Ohm donc la résistance équivalente vaut 20 Ohm. Dans le deuxième cas : Req= 57 Ohm et dans le troisième nous avons trouvé Req= 94 Ohm.
3) Pour calculer la résistance équivalente nous avons utilisé la formule se trouvant dans notre cours :
Req = R1+R2.
4) Nous n’avons pas mesuré de résistance équivalente, nous l’avons seulement calculée d’après nos formules. Nous ne pouvons donc pas comparer les résultats que nous avons obtenus pour la résistance équivalente.
5) Pour le premier nous obtenons Req= 23,5 Ohm, le deuxième Req= 27,8 Ohm et le troisième Req=34 Ohm.
|R1 ohm||R2 ohm||I (A)||V1 (V)||V2 (V)|
|1||47||47||0.12||2.94||2.94|
|2||47||68||0.1||2.95||2.95|
|3||68||68||0.08||2.95||2.95|
|Req ohm||Vtot (V)|
|1||23.5||2.94|
|2||27.8||2.95|
|3||34||2.95|
6) Pour les circuits en parallèles nous avons remarqué que la tension, dans les deux résistances était la même, et que l’intensité totale était le résultat de la somme de I1 et I2. Nous en déduisons donc :
Req =
7) Dans un circuit en parallèle V total=V1=V2
8) Dans le premier cas nous avons placé 2 résistances : une de 10 Ohm et une autre de 47 Ohm. A la sortie des ces deux dernières nous avons placé deux détecteurs. Nous avons ainsi mesuré l’intensité à la sortie des deux résistances et nous avons remarqué que dans un circuit en série, l’intensité à la sortie de deux résistances n’est pas la même. En effet, d’après nos résultats, l’élément ayant une résistance plus élevée fait diminuer l’intensité d’une partie du circuit. Nous avons procédé de la même manière pour le deuxième cas de cette partie sauf que nous avons utilisé une résistance de 47 Ohm et une autre de 68 Ohm.
|R1 ohm||R2 ohm||I1 (A)||I2 (A)|
|1||10||47||0.04116||0.04121|
|2||47||68||0.06231||0.04428|
9) Dans la troisième partie de notre expérience, nous avons remarqué que l’intensité du courant, pour les trois cas différents, s’abaissait par pas de 0,002 :
Premier cas : Intensité= 0.12 ; deuxième cas : intensité= 0.1 ; et troisième cas : intensité=0.08. De par ces résultats nous pouvons faire une analogie avec la partie 3 vis-à-vis de l’intensité qui diminue lorsque les résistances augmentent.
10) C’est l’élément dont la résistance est la plus faible qui est traversé par le courant le plus fort, car le but de la résistance est d’abaisser le flux d’électron. Donc plus la valeur en Ohm d’une résistance est grande plus le flux s’abaissera à la sortie de cette résistance.
Conclusion :
Cette expérience nous a permis de définir les différences entre un circuit en série et un circuit monté en parallèle.
|circuit en série||circuit en parallèle|
|intensité du courant||I=I1=I2||I=I1+I2|
|tension||U=U1+U2||U=U1=U2|
|résistance équivalente||Req=R1+R2||Req= |