Travaux Pratiques de Physique Électricité

Abstract

L’objectif des travaux pratiques d’électricité est d’étudier par ma- nipulation les circuits électriques (déjà présentés en cours et travaux dirigés), ainsi que de vérifier par l’expérience certaines lois et formules théoriques. Ceci permet aux étudiants de bien comprendre certaines notions, et d’acquérir une expérience sur la réalisation des circuits électriques et l’utilisation des composants électriques et appareils de mesures. Ce polycopie est réalisé en s’inspirant de certains travaux pratiques précédents avec une amélioration des textes et des méthodes expéri- mentales. Il est constitué de 8 travaux pratique qui se déroule au cours du deuxième semestre : – TP N◦ 1 : Composants électriques et appareils de mesures. – TP N◦ 2 : Oscilloscope. – TP N◦ 3 : Loi d’Ohm et Impédance. – TP N◦ 4 : Pont de wheastone. – TP N◦ 5 : Charge Décharge d’un Condensateur. – TP N◦ 6 : Champ magnétique autour d’un fil conducteur. – TP N◦ 7 : Mesure de déphasage. – TP N◦ 8 : Transformateur monophasé. le TP N◦ 6 a été ajouter pour que l’étudiant se familiarise avec la notion de champ, précisément celle de champ vecteur. Le TP N◦ 1 a été réaliser d’une certaine façon que l’étudiant, avant de manipuler les différents appareils d’électricité qui existent au labora- toire, il aura une idée bien détaillée sur tous les composants électriques et appareils de mesures. Donc, la première séance des travaux pratiques est consacrée à la présentation du matériels, ainsi que la découverte de ce dernier par l’étudiant. Le TP N◦ 2 est une présentation détaillée du modes de fonctionne- ment de l’oscilloscope. Dans ce travail l’étudiant apprendre a utilisé cet 14 appareil de mesure de l’allumage jusqu’à la lecture des oscillographes. la présentation effectuée par les enseignants est suivie par une mani- pulation de l’oscilloscope afin de bien découvrir le rôle des différents boutons (rotateurs et commutateurs). Le TP N◦ 3 est un travail original. Habituellement, ce travail est une vérification de la loi d’Ohm classique en utilisant une résistance de puissance connectée à un générateur de courant continue. La tension au borne de la résistance est relevée à l’aide d’un voltmètre et le courant variable est obtenu à l’aide de l’ampèremètre. Cette méthode, à notre avis, consomme beaucoup de temps pour relever les mesures et tracer les courbes par les étudiants. Finalement, elle ne permet que de vérifier que la loi d’Ohm classique. Il y a aussi le problème des résistances de puissance qui coûtent chers et ce détériore rapidement par erreur au cours de manipulation. C’est les raisons pour lesquels, nous avons com- plètement changé ce TP pour permettre aux étudiants d’étudier la loi d’Ohm généralisée et de bien se familiarisé avec la notion d’impédance électrique. Le problème que nous rencontrons souvent dans le TP N◦ 4 est le grillage du fusible du galvanomètre ou la détérioration de l’appareil de mesure qui est très sensible à la variation du courant électrique. Le surchauffe du fil conducteur utilisé dans le pont à fil est un autre problème. Pour régler ces problèmes, nous avons utilisé un GBF comme générateur de tension alternatif et un oscilloscope pour visualiser l’an- nulation de tension dans le pont de Wheatstone et le pont à fil. Le TP N◦ 4 est aussi un travail originale. L’ancienne méthode de travail dans le TP N◦ 5 consiste à étudier l’évolutiondelachargeetladécharged’uncondensateurenutilisantun condensateur de capacité élevée et un conducteur Ohmique de grande résistance afin d’augmenter le temps de la charge ou la décharge. Le circuit doit être alimenter par un générateur de tension continue et l’évolution de la tension aux bornes du condensateur est relevée à l’aide d’un multimètre. Dans cette méthode les étudiants consomment la majorité du temps pour relever les mesures et tracer les courbes. La déduction de la capacité à partir des courbes tracées à la main ne donnent par des résultats précis. Pour régler ces problèmes, nous nous somme focalisé seulement l’étude à l’aide de l’oscilloscope en utilisant un GBF comme alimentation de tension carrée. Les courbes de charge et de décharge sont directement visualisées sur l’oscilloscope. La ca- ractéristique du condensateur est déduite avec une grande precision. L’évolution du courant électrique dans le circuit peut aussi être visua- lisé. La rapidité dans l’acquisition des résultats permet aux étudiants 15 de vérifier les lois des condensateurs reliés en série et en parallèle. Le TP N◦ 7 permet aux étudiants de vérifier une propriété im- portante pour les condensateurs et les bobines qui est la création du déphasage entre la tension et le courant électrique. Le TP N◦ 8 est un simple travail mais de grande importance dans la formation de nos étudiants. Ces derniers découvrons dans cette manipulation l’excellent rendement du transformateur dans la conver- sion des tensions et des courants électriques. Ce TP permet aussi aux étudiants de découvrir la meilleur façon pour transportée l’énergie électrique. Tous les travaux pratiques on été rédiger de tel façons que les étudiants peuvent réaliser leurs manipulations eux mêmes. A l’aide du texte, ils sont dirigés du début jusqu’à l’acquisition de tous les résultats. Nous avons pensé aussi que dans chaque séance des travaux pratiques, la majorité du temps est consacré non pas à l’acquisition des résultats mais à la discussion de ces derniers et la rédaction des conclusions qui est à notre avis la partie la plus importante.