PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Deux batteries de 6 volts
• Crayon carbone « plomb” pour crayon de style mécanique
• Potentiomètre, simple tour, 5 kΩ à 50 kΩ, cône linéaire (catalogue Radio Shack #271-1714 à 271-1716)
• Potentiomètre, multitours, 1 kΩ à 20 kΩ, (catalogue Radio Shack #271-342, 271-343, 900-8583, ou 900-8587 à 900-8590)

Les potentiomètres sont des diviseurs de tension variables avec une commande par arbre ou par glissière pour régler la division ratio.

Ils sont fabriqués dans des versions à montage sur panneau ainsi qu’à montage sur platine de prototypage (carte de circuit imprimé).

N’importe quel style de potentiomètre suffira pour cette expérience.

Si vous récupérez un potentiomètre d’une ancienne radio ou d’un autre appareil audio, vous obtiendrez probablement ce qu’on appelle un potentiomètre conique audio.

Ces potentiomètres présentent une relation logarithmique entre le rapport de division et la position de l’arbre.

En revanche, un potentiomètre linéaire présente une corrélation directe entre la position de l’arbre et le rapport de division de la tension.

Je recommande fortement un potentiomètre linéaire pour cette expérience, et pour la plupart des expériences en général.

RÉFÉRENCES CROISÉES

Leçons Sur Les Circuits Électriques, Volume 1, chapitre 6: ”Circuits diviseurs et lois de Kirchhoff »

OBJECTIFS D’APPRENTISSAGE

• Pour illustrer comment utiliser le voltmètre
• Pour illustrer comment utiliser l’Ohmmètre
• Pour montrer la conception et la fonction du diviseur de tension
• Pour illustrer comment les tensions s’ajoutent en série

SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Commencez cette expérience avec le circuit ”plomb » du crayon. Les crayons utilisent une tige faite d’un mélange graphite-argile, pas de plomb (le métal), pour faire des marques noires sur le papier.

Le graphite, étant un conducteur électrique médiocre, agit comme une résistance connectée à travers la batterie par les deux fils de connexion à pince crocodile.

Connectez le voltmètre comme indiqué et touchez la sonde de test rouge à la tige en graphite. Déplacez la sonde rouge sur la longueur de la tige et remarquez le changement d’indication du voltmètre.

Quelle position de la sonde donne la plus grande indication de tension?

Essentiellement, la tige agit comme une paire de résistances, le rapport entre les deux résistances établi par la position de la sonde de test rouge le long de la longueur de la tige:

Maintenant, changez la connexion du voltmètre au circuit de manière à mesurer la tension aux bornes de la « résistance supérieure” de la mine de crayon, comme ceci:

Déplacez la position de la sonde de test noire sur la longueur de la tige, en notant l’indication du voltmètre.

Quelle position donne la chute de tension la plus importante pour le compteur à mesurer? Cela diffère-t-il de l’arrangement précédent? Pourquoi?

Les potentiomètres fabriqués enferment une bande résistive à l’intérieur d’un boîtier en métal ou en plastique et fournissent une sorte de mécanisme permettant de déplacer un « essuie-glace” sur toute la longueur de cette bande résistive.

Voici une illustration de la construction d’un potentiomètre rotatif:

Certains potentiomètres rotatifs ont une bande résistive en spirale et un essuie-glace qui se déplace axialement en rotation, de manière à nécessiter plusieurs tours de l’arbre pour entraîner l’essuie-glace d’une extrémité à l’autre de la plage du potentiomètre. Les potentiomètres multitours sont utilisés dans des applications où un réglage précis est important.

Les potentiomètres linéaires contiennent également une bande résistive, la seule différence étant le sens de déplacement de l’essuie-glace.

Certains potentiomètres linéaires utilisent un mécanisme coulissant pour déplacer l’essuie-glace, tandis que d’autres une vis, pour faciliter le fonctionnement en plusieurs tours:

Il convient de noter que tous les potentiomètres linéaires n’ont pas les mêmes affectations de broches. Sur certains, la broche du milieu est l’essuie-glace.

Configurez un circuit à l’aide d’un potentiomètre fabriqué, pas celui « fait maison” fabriqué à partir d’une mine de crayon.

Vous pouvez utiliser n’importe quelle forme de construction qui vous convient. Mesurez la tension de la batterie tout en alimentant le potentiomètre et notez ce chiffre de tension sur papier.

Mesurez la tension entre l’essuie-glace et l’extrémité du potentiomètre connectée au côté négatif (-) de la batterie.

Réglez le mécanisme du potentiomètre jusqu’à ce que le voltmètre enregistre exactement 1/3 de la tension totale. Pour une batterie de 6 volts, ce sera environ 2 volts.

Maintenant, connectez deux batteries dans une configuration d’aide en série, pour fournir environ 12 volts à travers le potentiomètre.

Mesurez la tension totale de la batterie, puis mesurez la tension entre les deux mêmes points du potentiomètre (essuie-glace et côté négatif).

Divisez la tension de sortie mesurée du potentiomètre par la tension totale mesurée. Le quotient doit être de 1/3, soit le même rapport de division de tension que précédemment :