Le tableur, outil pour résoudre un problème d'électricité
1. La situation-problème
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On veut alimenter une lampe de caractéristiques nominales 3,5 V 0,2 A.
Les cinq générateurs dont on dispose ne sont pas adaptés. On peut mesurer entre leurs bornes les tensions continues suivantes :
5 V, 6 V, 9 V, 12 V
Aucun de ces générateurs n’étant adapté à la tension nominale de la lampe, on va ajouter une résistance en série pour limiter le courant
Les résistances disponibles au laboratoire ont les valeurs suivantes (exprimées en ohms):
22, 33, 47, 56, 68, 100. |
Quelles sont les associations possibles si ont souhaite que l’intensité du courant dans le circuit soit comprise entre 160 et 200 mA.
2. La caractéristique courant-tension de la lampe
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Pour répondre, nous devons mieux connaître le comportement de la lampe.
Réalisons le montage ci-contre. Faisons une série de mesures de la tension aux bornes de la lampe et de l'intensité du courant qui la traverse.
 Enregistrons les résultats des mesures dans la feuille de calcul qu’on activera en cliquant sur l’icône ci-contre. |
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Nous n’aurons pas besoin de tracer la caractéristique de la lampe. Aussi, limiterons-nous les mesures à un domaine d’intensités allant de 160 à 210 mA.
Inscrivez les résultats des mesures dans les deux premières colonnes du tableau.
Attention à ne pas trop dépasser l’intensité nominale de la lampe. |
3. La formule de calcul de la résistance
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Considérons comme un dipôle unique l'ensemble constitué de la lampe en série avec la résistance.
La tension aux bornes de ce dipôle peut s'exprimer sous la forme :
Ug = UL + UR
UL est liée à l’intensité du courant conformément à la caractéristique courant-tension de la lampe.
UR peut être calculée en appliquant la loi d’Ohm :
UR = R · I
Ug = UL + R · I On peut calculer R si toutes les autres grandeurs sont fixées :
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4. Écriture des formules
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Écrivons la formule de calcul de R dans la cellule C7 : |
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C$6 contient la valeur de Ug
$B7 contient la valeur de UL
$A7 contient la valeur de I |
On effectue bien le calcul :
écrit sous la forme : (Ug-UL)/I |
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Recopiez cette formule sur la plage de cellules C7 :H17.
Pour que cette formule puisse être recopiée vers la droite et vers le bas du tableau, les adresses des cellules font parfois intervenir le symbole $.
Quand la formule sera recopiée, les numéros de lignes et les lettres de colonnes précédés du symbole $ ne seront pas modifiés.
Lors d’une recopie vers la droite :
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la formule dans la cellule C7 :
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=C$6-$B7)/$A7
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recopiée dans la cellule D7 donne :
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=D$6-$B7)/$A7
Le numéro de colonne a été adapté, il est passé de C à D. |
Lors d’une recopie vers le bas :
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la formule dans la cellule C7 :
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=(C$6-$B7)/$A7
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recopiée dans la cellule C8 donne :
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=(C$6-$B8)/$A8
Le numéro de ligne a été adapté, il est passé de 7 à 8. |
L’intensité du courant doit toujours être lue en colonne A ($A).
La tension UL doit toujours être lue en colonne B ($B).
La tension Ug doit toujours être lue en ligne 6 ($6).
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4. Compte-rendu
Améliorez la présentation de la feuille de calcul. Vous pouvez, par exemple, changer la couleur de fond de certaines cellules, changer la police de caractères, etc..
Ajoutez, sur la feuille de calcul, une zone de texte dans laquelle vous rédigerez votre conclusion. N’oubliez pas d’envisager la deuxième situation (cas du générateur de tension 6 V).
Enregistrez cette feuille de calcul sous un nom de la forme : "choixR-3x-DUDULE.xls" où 3x est le numéro de votre classe et DUDULE votre nom. Placez ce fichier dans le dossier "XXXXXXX".
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B.Rouède - collège Missy - La Rochelle |
