Tension et intensité : mesurer au voltmètre et à l’ampèremètre
La tension en volts, aux bornes d’un dipôle, et l’intensité en ampères du courant qui traverse un fil ; multiples et ordres de grandeur ; circuit ouvert ; brancher un voltmètre en dérivation et un ampèremètre en série ; calibre, lecture de l’écran et erreurs de branchement
À propos de cette page
Six problèmes de mesure : l’étiquette d’un chargeur de liseuse, la tension aux bornes du moteur d’Inès, l’intensité dans le treuil de la grue de Yanis, la lampe que Léo court-circuite avec son ampèremètre, des mesures autour d’un interrupteur et le tableau électrique d’un appartement.
6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je lis l’énoncé et je repère la grandeur demandée : une tension (entre deux points) ou une intensité (dans un fil).
Je choisis l’appareil et son branchement : voltmètre en dérivation, ampèremètre en série.
Je règle le calibre : le plus petit au-dessus de la valeur attendue, le plus grand si je ne la connais pas.
Je lis l’écran dans l’unité du calibre, puis je convertis si on me le demande.
Je vérifie : un « 1 » seul, un signe « − » ou une lampe qui s’éteint signalent un problème.
Problème 1 · L’étiquette du chargeur★★★Facile
Sur le chargeur d’une liseuse électronique, on lit : « Entrée : 100-240 V, 0,5 A — Sortie : 5 V, 2 A ». L’entrée se branche sur une prise de la maison ; la sortie est la prise USB du chargeur.
1. Quelle est la tension entre les contacts de la sortie USB ? V
Des volts, côté sortie : 5 V.
2. Quelle intensité le chargeur peut-il débiter au plus, en mA ? mA
2 A × 1 000 = 2 000 mA.
3. En France, l’entrée du chargeur reçoit la tension du secteur : V.
Le secteur, en France : 230 V, compris entre 100 V et 240 V.
4. Quel côté du chargeur est dangereux pour le corps : l’entrée ou la sortie ? L’
L’entrée, reliée au secteur (230 V) ; la sortie, à 5 V, est sans danger.
Problème 2 · La tension aux bornes du moteur★★★Facile
En TP, Inès monte une boucle : une pile de 4,5 V, un interrupteur K et un petit moteur, qui tourne. Elle veut mesurer la tension aux bornes du moteur avec un multimètre.
1. Quel appareil doit-elle utiliser ? Un
Une tension se mesure avec un voltmètre, branché en dérivation.
2. Elle relie la borne COM à une borne du moteur : celle du côté de la borne + ou de la borne − de la pile ? Celle du côté de la borne
COM du côté de la borne − de la pile : la valeur affichée sera positive.
3. Dans quelle zone du sélecteur se place-t-elle ?
Une tension continue (pile) : zone DCV.
4. Elle lit « 4.21 » sur le calibre 20 V. Écris la tension : V
Calibre en volts : 4,21 V.
Problème 3 · L’intensité dans le treuil★★★Moyen
Le moteur du treuil d’une grue miniature est alimenté par une pile de 9 V, à travers un interrupteur. Yanis veut mesurer l’intensité du courant qui traverse le moteur ; il ne connaît pas sa valeur. Calibres d’intensité de son multimètre : 2 mA · 20 mA · 200 mA · 10 A.
1. Quel calibre choisit-il pour la première mesure ?
Valeur inconnue : on commence par le plus grand calibre, 10 A.
2. Pour cette première mesure, sur quelle borne branche-t-il le fil rouge, à côté de COM ? La borne
Ce calibre a sa propre borne : la borne 10 A.
3. Sur ce calibre, l’écran affiche « .21 ». Quelle est l’intensité, en mA ? mA
0,21 A × 1 000 = 210 mA.
4. Il passe sur le calibre 200 mA, fil rouge sur la borne mA. Qu’affiche alors l’écran ?
210 mA dépasse 200 mA : l’écran affiche « 1 », dépassement. Il doit revenir au calibre 10 A.
Problème 4 · La lampe qui s’éteint★★★Moyen
Pour mesurer la tension aux bornes de la lampe L2, Léo a branché un multimètre… réglé en ampèremètre, comme sur le schéma. Avant, la lampe L1, le moteur et L2 fonctionnaient.
Le montage de Léo
1. Que devient la lampe L2 ? Elle est
L’ampèremètre se laisse traverser comme un fil : L2 est éteinte.
2. Comment fonctionnent L1 et le moteur ? qu’avant (moins fort, pareil ou plus fort).
Il y a moins de récepteurs sur le chemin du courant, plus intense : ils fonctionnent plus fort.
3. Comment appelle-t-on ce qui arrive à L2 ? Elle est
L’ampèremètre relie ses deux bornes : L2 est court-circuitée.
4. Par quel appareil faut-il remplacer l’ampèremètre ? Par un
Pour une tension, un voltmètre, en dérivation aux bornes de L2.
Problème 5 · Mesures autour d’un interrupteur★★★Difficile
Une pile plate, un interrupteur K et une lampe forment une boucle. Un voltmètre est branché aux bornes de K. K ouvert, il affiche « 4.62 » sur le calibre 20 V.
1. Que vaut alors l’intensité du courant dans la boucle ? A
K ouvert : aucun courant, 0 A.
2. Que vaut la tension aux bornes de la pile, en volts ? V
K ouvert, la tension aux bornes de K est celle de la pile ; l’écran « 4.62 » sur le calibre 20 V se lit 4,62 V.
3. On ferme K. Qu’affiche maintenant le voltmètre aux bornes de K ? V
K fermé se comporte comme un fil : 0 V.
4. On rouvre K et on remplace le voltmètre par un ampèremètre, toujours aux bornes de K : l’ampèremètre se retrouve en série dans la boucle. Sur le calibre 10 A, il affiche « .18 ». Quel calibre plus précis peut-on choisir ?
0,18 A = 180 mA reste sous 200 mA : calibre 200 mA.
5. Sur ce calibre, l’écran affiche « 182.4 ». Écris l’intensité en ampères : I = A
182,4 mA ÷ 1 000 = 0,1824 A.
Problème 6 · Le tableau électrique de l’appartement★★★Difficile
Dans le tableau électrique d’un appartement, on lit « 30 mA » sur les interrupteurs différentiels, « 16 A » sur le disjoncteur des prises de la chambre et « 32 A » sur celui de la plaque de cuisson.
1. Ces trois indications sont-elles des tensions ou des intensités ? Des
Des ampères et des milliampères : ce sont des intensités.
2. Convertis 30 mA en ampères : A
30 ÷ 1 000 = 0,03 A.
3. Combien de fois 16 A est-il plus grand que 30 mA ? (arrondi à l’unité)
16 ÷ 0,03 ≈ 533,3, soit 533 fois : le différentiel réagit à un courant de fuite bien plus faible.
4. Le différentiel coupe dès 30 mA, car un courant de cette intensité qui traverse le corps peut bloquer la .
Vers 30 mA, le courant peut bloquer les muscles de la respiration et dérégler le cœur.
5. Quelle est la tension entre les deux trous d’une prise de la chambre ? V
Le secteur : 230 V.
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