Etude de quelques dipôles

 

Etude de quelques dipôles

On a déjà étudié la résistance qui est un capteur de tension ou encore d’intensité, celle-ci étant proportionnelle à la tension.

I - Un capteur de température, la thermistance:

Dans ce T.P on utilise une thermistance à CTN ( coefficient de température négatif ).

1°) Montage:

On mesure R à l’ohmmètre en fonction de la température.
Dans la pratique:

2°) Mesures et courbe R = f(q):

On observe une courbe décroissante donc cette thermistance voit sa résistance diminuer lorsque la température augmente.
La pente de cette courbe est variable mais elle reste négative d’où la désignation CTN.
Celle-ci a une résistance de 1 kW à 26°C.
Lorsque la température dépasse une certaine valeur, la résistance passera au dessous d’un certain seuil et elle pourra déclencher une alarme incendie ou un thermostat.
Remarque: A une température donnée, la thermistance suit la loi d’ohm U= RI, mais R dépend de la température.

II- Un capteur de lumière, la photo-résistance:

1°) Etude qualitative de la résistance:

On place la photo-résistance dans différents environnement lumineux (plus ou moins près de la fenêtre, d’une lampe),
on fait pivoter la photo-résistance, on met une main dessus et on note les différentes résistances.
Dans l’obscurité quasi-parfaite la résistance est énorme. Cette résistance est pratiquement infinie,
la photo-résistance se comporte comme un isolant, elle ne laisse pas passer le courant.
On note:
R = 1,289 MW (obscurité)
R = 23 W (pleine lumière du soleil)
R = 31 W (vers le ciel)

2°) Application: Etude des oscillations d'un pendule par occultation

Lors des oscillations, la masse du pendule s'interpose entre la lampe et la photorésistance, faisant varier sa résistance et par conséquent l'intensité et la tension entre ses bornes.

Les durées d'occultation sont plus longues que celles de pleine lumière.

3°) Autre application: Alarme à la lumière

En plaçant buzzer et photorésistance en dérivation, on pourrait déclencher le buzzer lorsque l'éclairement de la photorésistance chute.

III-La diode (électroluminescente), DEL ou LED:

Diode électroluminescente rouge - Représentation des diodes:

1°) Expérience préliminaire:

La diode n’est pas un dipôle symétrique. A gauche elle est dans le sens passant, à droite dans le sens bloqué.

2°) Montage:

3 °) Caractéristique de la diode:

4°) Conclusion:

La courbe U = f(I) présente trois régions :
- une région rectiligne (région I) presque verticale (le courant ne passe pas): la résistance de la diode tend vers l’infini.
- une région arrondi (région II) assez peu étendue.
- une région rectiligne (région III) presque horizontale (le courant augmente beaucoup même si la tension U augmente peu): la diode est alors bonne conductrice, elle a une faible résistance.
Linéariser une caractéristique, c’est trouver l’équation d'une droite qui serre au plus près la caractéristique réelle.
La caractéristique décolle de 0 pour U > 1,8 V.
.U < U₀ = 1,8 V alors I = 0 quelque soit U (linéarisation région I).
.U >U₀ = 1,8 V alors U = 12 * I + 1,9 (linéarisation région III).
Dans cette partie, la résistance de la diode vaut R = 12 W.
U₀ est appelée tension de seuil de la diode (notée parfois U_S).

5°) Autre réalisation:

Tension de seuil U_s = 1,8 V. Résistance pour U > U_s: R = 15 Ω , pour U < U_s: R --> ∞.

6°) La diode idéale:

U₀ = 0 V. Résistance nulle ou infinie suivant le sens.

La différence entre une DEL et une diode ordinaire c’est que la DEL émet de la lumière si U > U_o.
En courant alternatif la diode ne laisse passer le courant qu’une alternance sur deux :
l’alternance pour laquelle elle est dans le sens passant.