> sciences physiques
Archives

Loi d'Ohm 2

Activité proposée par : Alain ROBERT
Etablissement : Collège Montabuzard (Ingré)
6 Avenue de la Coudraye
45140 Ingré


Thème : Loi d’Ohm
Classe : 3ème (4ème dans le nouveau programme)
Horaires : 1,5 h (TP)
Conditions matérielles :
• Boîtes de TP pour les élèves,
• Un ordinateur avec carte d’acquisition,
• et si possible ordinateurs élèves avec tableur-grapheur.

Description de l’activité :

1) Activité sans l’outil informatique
Dipôles étudiés : R = 100, 1000, 10 000 Ohms, Lampe à incandescence 12 V 100 mA et DEL rouge + résistance de protection.
Les élèves étudient des dipôles (mesures de I pour U variant de 0 à 10 V), calculent U/I pour chaque couple U, I mesuré et tracent les caractéristiques.

L’une des caractéristiques est tracée « à la main » sur papier millimétré, les suivantes sont réalisées sur tableur-grapheur (Excel ou OpenOffice) si l’on dispose d’ordinateurs en nombre suffisant (tableau et graphe préparés, les élèves rentrent les valeurs et impriment le tout).

Après réalisation des 5 caractéristiques, la phase d’exploitation permet de mettre en évidence 3 dipôles « purement ohmiques » et donc de faire apparaître la Loi d’Ohm puis deux dipôles à la caractéristique non linéaire. L’étude de la caractéristique de la lampe montre une augmentation de la résistance de cette dernière avec la tension, donc avec la température du filament. Ce phénomène explique le « claquage » fréquent des lampes à incandescence à l’allumage.

2) Activité avec l’outil informatique
On effectue l’activité ci-dessus à laquelle on peut ajouter ce qui suit :
Si l’on dispose d’un ordinateur avec carte d’acquisition, on peut alors montrer l’évolution de l’intensité dans la lampe à l’allumage : mesure de I, 1000 mesures en 0.1 s, déclenchement des mesures à l’allumage :



Cela permet de montrer que le phénomène est très rapide (I nominal atteint en 5/100ème de seconde), important (I au démarrage = 7 x I nominal), et que cela correspond à un « choc » électrique à chaque allumage de la lampe. Si l’on dispose d’une imprimante dans la salle, il est facile d’imprimer en nombre cette courbe et de la distribuer aux élèves pour insertion dans leur classeur.

Bilan et perspectives :

Contrainte matérielle : disposer d’un ordinateur avec carte d’acquisition.

Temps de préparation : sensiblement identique à la préparation du TP classique.

Plus-value : cette manipulation additionnelle permet de montrer aux élèves un phénomène transitoire rapide totalement inaccessible avec les moyens « conventionnels ». La rapidité du phénomène surprend toujours les élèves et cela participe à une meilleure compréhension (et mémorisation) de ce dernier.


 

MEN
accédez à  votre espace