Formule de la loi d'Ohm (2)
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L'instrument de mesure que vous utiliserez dans les exercices de ce cours se nomme multimètre.
Il permet de mesurer la résistance, la tension et le courant. Certains multimètres, de construction plus récente, permettent la mesure de la fréquence et de la capacité de même que la vérification des semi-conducteurs. Ces fonctions vous seront utiles ultérieurement.
On distingue deux modèles de multimètres. Les multimètres analogiques utilisent un équipage mobile (mouvement d'arsonval) servant à faire dévier une aiguille devant un cadran gradué.
Les multimètres numériques, plus utilisés, donnent une lecture directe à l'aide d'un afficheur à cristaux liquides ou à diode électroluminescente. La figure suivante montre ces deux types de multimètres.
Un multimètre possède deux fils, qu'on appelle aussi sondes, permettant de le raccorder au circuit électrique.
Le fil noir se branche à la borne identifiée "COM" sur l'appareil de mesure ; il est associé à la polarité négative (–). Le fil rouge se branche à l'une des bornes identifiée "mA", "Ω" ou "V" ; il est associé à la polarité positive (+).
Lorsqu'on utilise un multimètre, on doit sélectionner la fonction désirée selon que l'on souhaite mesurer une tension, un courant ou une résistance.
- La fonction "+ DC V" sert à mesurer la tension continue.
- La fonction "- DC V" inverse la polarité de la lecture.
On utilise cette fonction avec les multimètres à aiguille pour éviter que celle-ci ne se déplace à la gauche du zéro lors d'une lecture de tension négative.
- La fonction "AC V" est utilisée pour les lectures de tensions à courant alternatif que vous étudierez dans un prochain module.
- Les fonctions "DC mA" et "AC mA" servent pour les lectures de courant continu ou alternatif.
- La fonction "OHMS" est réservée aux lectures de résistance.
La figure suivante montre un commutateur de fonction permettant de sélectionner des fonctions de mesure de la tension, du courant et de la résistance.
Les multimètres sont aussi munis d'un commutateur d'échelle ou calibre.
Celui-ci permet de choisir la valeur qui provoquera la déviation maximale de l'aiguille (appareils analogiques) ou la valeur de lecture maximale (appareils numériques).
Les multimètres sont munis de plusieurs calibres, permettant ainsi une plus grande précision de la lecture. On utilise souvent des calibres multiples de dix (0,1 V/1 V/10 V/100 V et 1 kV).
Le calibre sélectionné règle la valeur maximale de l'échelle. Par exemple, si l'on désire lire une tension de 5 V à l'aide d'un multimètre analogique, on doit choisir le calibre de 10 V, ce qui entraînera un positionnement de l'aiguille au centre du cadran.
Le calibre sélectionné doit toujours être plus grand que la valeur à mesurer. Sinon, la lecture sera erronée, la valeur mesurée étant plus grande que le déplacement maximal permis de l'aiguille. Dans le cas des multimètres numériques, une information (Over Range) est transmise pour informer l'utilisateur d'augmenter le calibre de lecture.
Lorsqu'on ignore la valeur de la mesure, on sélectionne le calibre le plus élevé, puis on le diminue jusqu'à ce que l'aiguille se situe le plus près possible du centre du cadran.
La figure suivante montre un commutateur de calibre permettant de sélectionner différentes échelles de mesure. Pour chacune des positions, on propose trois échelles selon que la sélection de la fonction correspond à une mesure en volts, en ampères ou en ohms.
Commutateur d'échelle :
L'interprétation de la lecture d'un multimètre est directement liée au calibre sélectionné. Par exemple, si l'aiguille pointe la valeur 2 et que le calibre sélectionné est le calibre 100 V, la valeur de la lecture signifie 20 V. Par contre, si le calibre sélectionné est 0,01 V, il faut interpréter la lecture comme étant de 2 mV, car à ce moment, la valeur maximale de l'échelle est de 10 mV.
L'appareil de mesure utilisé pour mesurer la tension électrique se nomme voltmètre. La mesure de la tension est sûrement la mesure que vous effectuerez le plus souvent dans l'exercice de votre métier. Lorsqu'on mesure une tension électrique, on mesure une différence de potentiel (d.d.p.) entre deux points du circuit.
Pour ce faire, l'appareil doit toujours être branché en parallèle avec le composant (résistance, source, inductance, condensateur, etc.) dont on désire mesurer la tension. On doit en outre prendre certaines précautions pour s'assurer de la validité de la lecture et pour ne pas endommager le multimètre.
Pour mesurer une tension continue dans un circuit, on doit sélectionner la fonction "+DC V" et le calibre adéquat. Le voltmètre doit toujours être branché en parallèle entre deux points du circuit pour mesurer la différence de potentiel aux bornes du composant désiré.
De plus, lorsqu'on mesure une tension continue, on doit s'assurer de respecter la polarité du voltmètre en reliant le fil rouge (+) à la borne positive et le fil noir (–) à la borne négative.
La figure suivante montre le branchement d'un voltmètre pour mesurer la tension de la source (a) et la chute de tension aux bornes d'une résistance (b).
Branchement d'un voltmètre :
L'appareil servant à mesurer le courant électrique se nomme ampèremètre. Lorsqu'on mesure un courant électrique, on mesure la quantité d'électrons circulant dans le circuit. Pour ce faire, le multimètre doit toujours être branché en série avec le composant dont on désire mesurer l'intensité du courant. Les précautions à prendre pour s'assurer de la validité des mesures ressemblent à celles prescrites dans le cas du voltmètre.
Pour mesurer un courant continu dans un circuit, on doit sélectionner la fonction "DC mA" et le calibre adéquat pour obtenir une lecture située le plus possible au centre du cadran. L'ampèremètre doit toujours être branché en série dans le circuit. Sinon, on risque d'endommager le multimètre. Pour ce faire, on doit débrancher le circuit afin d'y insérer l'ampèremètre.
Lors du branchement, on doit s'assurer que le courant entre par la borne positive et sort par la borne négative du multimètre. Donc, la borne positive de l'appareil doit être branchée du côté positif du circuit, et la borne négative, du côté de la polarité négative.
La figure suivante montre le branchement de l'ampèremètre pour la mesure du courant dans un circuit simple.
Branchement d'un ampèremètre :
En résumé sur les circuits simples :
En terminant cette étude, vous devez retenir plus particulièrement les points suivants :
• La formule de la loi d'Ohm s'écrit comme suit :
.
• La transformation de la formule de la loi d'Ohm permet d'isoler la résistance ou la tension :
• La puissance électrique est la quantité de travail pouvant être fournie dans un temps déterminé. Elle est symbolisée par la lettre P et s'exprime en watts (W).
• La formule de la puissance s'écrit comme suit :
.
• La transformation de la formule de la puissance permet d'isoler le courant ou la tension :
• Il est possible de calculer la puissance dissipée par une résistance lorsque que l'on connaît la valeur de la résistance et le courant circulant dans cette même résistance. A ce moment, on utilise la formule suivante :
.
• Il est possible de calculer la puissance dissipée par une résistance lorsque que l'on connaît la valeur de la résistance et la chute de tension aux bornes de cette même résistance grâce à la formule :
.
• L'instrument de mesure le plus fréquemment utilisé en électromécanique est le multimètre.
• Lorsqu'on utilise le multimètre comme voltmètre, on doit s'assurer de :
- sélectionner la fonction "+ DC V" ;
- sélectionner le calibre approprié à la mesure ;
- brancher l'appareil de mesure en parallèle en respectant les bonnes polarités.
• Lorsqu'on utilise le multimètre comme ampèremètre, on doit s'assurer de :
- sélectionner la fonction "DC mA" ;
- sélectionner le calibre approprié à la mesure ;
- brancher l'appareil de mesure en série en respectant les bonnes polarités.
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