Instruments de mesure

Chapitre 7
Instruments de mesure
Objectif intermédiaire 3.3
Connaître le fonctionnement des voltmètres, ampèremètre et ohmmètre à partir d'un galvanomètre,
puis calculer leurs caractéristiques électriques.
Galvanomètre
Le galvanomètre est un instrument de mesure de courant. Le courant traverse une bobine qui tourne d'un
angle proportionnel au courant. La bobine est supportée par des pivots. Un champ magnétique, produit par
un aimant, produit la force magnétique qui fait tourner la bobine en présence d'un courant. Un ressort fixé à
la bobine détermine l'angle de rotation de la bobine pour un courant donné.
RG
G
Galvanomètre
Galvanomètre
IG
IG
Une aiguille, fixée à la bobine, permet de lire le courant sur une échelle graduée. Le courant traversant le
galvanomètre lorsque l'aiguille dévie jusqu'à la dernière graduation s'appelle courant maximal, IG. Une autre
caractéristique importante du galvanomètre est la résistance interne de la bobine, RG.
1.
L'aiguille d'un galvanomètre indique 40 lorsque le courant traversant le galvanomètre est de
1 µA.
a)
Quel est le courant électrique traversant le galvanomètre si l'aiguille indique 30 ?
b)
Quel est le courant électrique traversant le galvanomètre si l'aiguille indique 10 ?
2.
La résistance interne d'un galvanomètre est de 0,1 Ω.
a)
Quelle est la tension aux bornes du galvanomètre lorsqu'il est parcouru par un courant de 1 µA ?
b)
Quelle est la tension aux bornes du galvanomètre lorsqu'il est parcouru par un courant de 0,75 µA ?
c)
Quelle est la tension aux bornes du galvanomètre lorsqu'il est parcouru par un courant de 0,25 µA ?
Voltmètre
Un voltmètre peut être fait à l'aide d'une grande résistance placée en série avec un galvanomètre. Plus la
résistance est grande, plus la tension mesurée peut être grande.
Chapitre 7: Instruments de mesure
Page C7-2
Voltmètre
Galvanomètre
RS
RG
G
RS
IG
V
V
Cette résistance série est donnée par
RS =
où
et
V - RG I G
IG
RS
V
RG
est la résistance en série pour faire le voltmètre en ohms,
IG
est le courant maximal du galvanomètre en ampères.
est la tension maximale du voltmètre en volts,
est la résistance interne du galvanomètre en ohms
La résistance interne du voltmètre est donnée par
RV = R S + RG
où
et
RV
RS
RG
est la résistance interne du voltmètre en ohms,
est la résistance en série pour faire le voltmètre en ohms
est la résistance interne du galvanomètre en ohms.
3.
Un galvanomètre possède une résistance interne de 0,2 Ω et un courant maximal de 0,005 A.
On veut fabriquer un voltmètre afin mesurer la tension pour une gamme de 0 à 30 V.
a)
Quelle est la résistance qu'il faut placer en série avec le galvanomètre pour faire ce voltmètre ?
b)
Quelle est la résistance interne du voltmètre ?
4.
Un voltmètre est employé pour
mesurer la tension aux bornes de la
résistance de 10 kΩ dans le circuit
électrique
ci-joint.
Le
voltmètre
possède une résistance interne de
100 kΩ.
5 kΩ
15 V
10 kΩ
a)
Quelle est la tension aux bornes de la résistance de 10 kΩ sans le voltmètre ?
b)
Quelle est la tension aux bornes de la résistance de 10 kΩ avec le voltmètre ?
V
Chapitre 7: Instruments de mesure
Page C7-3
Ampèremètre
Un ampèremètre peut être fait à l'aide d'une petite résistance placée en parallèle avec un galvanomètre.
Cette résistance en parallèle est appelée résistance shunt. Plus la résistance shunt est petite, plus le
courant mesuré peut être grand.
RG
G
Galvanomètre
IG
RSH
Ampèremètre
I
I
RSH
Cette résistance shunt est donnée par
R SH =
où
et
RSH
I
RG
IG
RG I G
I - IG
est la résistance shunt pour faire un ampèremètre en ohms,
est le courant maximal de l'ampèremètre en ampères,
est la résistance interne du galvanomètre en ohms
est le courant maximal du galvanomètre en ampères.
La résistance interne de l'ampèremètre est donnée par
1
RA
où
et
=
1
R SH
+
1
RG
⇒ R A = R SH RG
R SH + RG
RA
RSH
est la résistance interne de l'ampèremètre en ohms,
RG
est la résistance interne du galvanomètre en ohms.
est résistance shunt pour faire un ampèremètre en ohms
5.
Un galvanomètre possède une résistance interne de 0,2 Ω et un courant maximal de 0,005 A.
On veut fabriquer un ampèremètre afin mesurer le courant pour une gamme de 0 à 20 mA.
a)
Quelle est la résistance shunt qu'il faut placer en parallèle avec le galvanomètre pour faire cet
ampèremètre ?
b)
Quelle est la résistance interne de l'ampèremètre ?
Chapitre 7: Instruments de mesure
6.
Page C7-4
A
Un ampèremètre est employé pour
mesurer le courant traversant la
résistance de 15 Ω dans le circuit
électrique
ci-joint.
L'ampèremètre
possède une résistance interne de
0,15 Ω.
15 V
a)
Quel est le courant dans la résistance de 15 Ω sans l'ampèremètre ?
b)
Quel est le courant dans la résistance de 15 Ω avec l'ampèremètre ?
15 Ω
Ohmmètre
A
Le ohmmètre est l'instrument de mesure
permettant de mesurer la résistance. Il est fait à
l'aide d'une pile et d'un ampèremètre. La force
électromotrice de la pile produit le courant
traversant la résistance à mesurer.
EΩ
Ohmmètre
RΩ
IΩ
Résistance
inconnue
Le circuit ampèremètre interne et la pile interne permettent au ohmmètre de déterminer la résistance
inconnue à l'aide de la loi d'Ohm.
RΩ =
où
et
RΩ
EΩ
IΩ
est la valeur mesurée pour la résistance inconnue en ohms,
est la force électromotrice (circuit interne) en volts
est le courant mesuré (circuit interne) en ampères.
Réponses
1.
2.
3.
4.
5.
6.
EΩ
IΩ
a) 0,75 µA b) 0,25 µA
a) 0,1 µV b) 0,075 µV c) 0,025 µV
a) 5 999,8 Ω b) 6 000 Ω
a) 10 V b) 9,677 V
a) 0,066 7 Ω b) 0,05 Ω
a) 1 A b) 0,990 A
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