TP Pont de Weatstone Par Simulation
TP Pont de Weatstone Par Simulation
TP Pont de Weatstone Par Simulation
TP : Pont de Wheatstone
Par simulation
Dans ce TP, vous utiliserez une simulation en ligne
But ;
Dans cette expérience, le pont de Wheatstone va vous permettre de:
mesurer la résistance électrique équivalente de résistances en séries et en parallèles,
déterminer la résistance d`un fil en fonction de sa longueur,
déterminer la résistivité d`un fil conducteur.
La loi d'Ohm
En 1827 Ohm énonce la loi fondamentale de l'électricité :
V = RI................................................... (1)
Où V est la tension en Volts (V), R la résistance en Ohms () et I le
courant en Ampères (I).
La résistance d'un conducteur de ce type et appelée résistance ohmique.
Le pont de Wheatstone
Du nom de son inventeur, le physicien anglais
Charles Wheatstone (1802 - 1875), le pont de
Wheatstone est un instrument qui permet de mesurer
une résistance électrique inconnue avec une grande
précision par équilibrage de deux branches d'un
circuit en pont, avec une branche contenant le
composant inconnu (R x ).
Figure 1 : Pont de Wheatstone
Le pont est constitué d'une source à courant continu
alimentant les points A et B, de trois résistances de précision R3, R2, R4 et d'un Galvanomètre.
La quatrième résistance R1 est la résistance à déterminer (inconnue).
Lorsque iG est nul, le pont est dit en équilibre et il existe une relation simple entre les quatre
résistances ( voir la figure 1).
R1 / R2 = R3 / R4
Supposons que la résistance R1 soit inconnue et mettons RX= R1. Nous trouvons
R2 est une résistance connue ajustable et R3 et R4 sont des résistances fixes dont on connait les
valeurs.
Le pont est dit équilibré lorsque le courant dans le galvanomètre iG= 0.
Le potentiomètre
C’est une résistance variable composée d'une résistance (A et B) où on
place un curseur (C) en contact directe avec le conducteur de la résistance
non isolé appelée piste résistive. En déplaçant le curseur, on fait varier la
valeur de la résistance entre les bornes A et C ou entre B et C. Il possède
donc trois bornes :
- 2 bornes (A et B) correspondant aux extrémités de la A
résistance. C
B
- 1 borne (C) correspondant au curseur qui frotte sur la résistance.
Figure 2 : potentiomètre
𝑉 = (𝑟 + 𝑟 )𝐼 ⇒ 𝐼 = 𝑉
3 4 (𝑟3+𝑟4)
r3 r4
𝑉𝑛 = 𝑟 𝐼 = 𝑟 𝑉
3 3(𝑟3+𝑟4
)
𝐷𝑜𝑛𝑐, r3+𝑟4 = 𝑉
→ 𝑟4 + 1 = 𝑉 Figure 3 : principe du potentiomètre
𝑟3 𝑉𝑛 𝑟 𝑉𝑛
3
⇒ 𝑟4 = 𝑉 − 1 = 𝑉−𝑉𝑛 𝑒𝑡 𝑑𝑒 𝑙à 𝑟3 = 𝑉𝑛
…………………….(4)
𝑟3𝑉𝑛 𝑉𝑛 𝑟4(𝑉−𝑉𝑛)
Protocol expérimental :
Cliquer sur circuits en suite Other Passive
circuit puis sur Wheatstone bridge.
Pour le générateur choisir la valeur de V=10V
(Cliquer au-dessus et avec la droite choisir Edit
ensuite changer la valeur à 10).
Faite la même chose pour changer les valeurs
des résistances.
Supprimer la résistance R1 (Cliquer au-dessus
et avec la droite choisir Delete)
A la place de R1 placer deux résistances en série Figure 4 : Pont de Wheatstone sur le simulateur
Questions
1. Montrer théoriquement qu’à l’équilibre du pont RX= R2 (R3 / R4)
2. Déterminer l’expression de ΔRX en fonction de ΔR2, ΔR3 et ΔR4
3. Réaliser « une simulation » de l’expérience pour:
a) Rx1=15 et Rx2= 30
b) Rx1= 2000 Rx2 =3000
en prenant pour chaque cas les valeur de R3 et R4 proposés dans les tabeaux
4. Equilibrer le pont en variant la résistance R2 (choisir une valeur de R2 pour
que iG= 0.
5. Remplir le tableau ci-dessous, sachant que Réq représente la résistance
équialente de RX1 et RX2 en série
6. Comparer les valeurs ? Que concluez-vous ?
Protocol expérimental
Commencez l'expérience par simulation en cliquant sur le lien :
http://d-blizak.univ-boumerdes.dz/Wheatstone%20Bridge.html
ou scanner le code QR ci-contre
Cliquez sur le bouton OFF / On
Choisir la longueur du fil (l1,l2,…)
Tournez la molette du potentiomètre tout en observant la
lecture du voltmètre numérique. Notez que la lecture peut
être positive ou négative. Tournez jusqu'à obtenir une
valeur minimale proche de zéro ( i ≈ 0)
Si la lecture du potentiomètre n n’est pas entre 3 et 7,
choisir une autre valeur de R2 appropriée (1Ω, 3Ω ou
5Ω).
Questions :
1. Lorsque le pont de Wheatstone est équilibré (VG= 0), pour chaque longueur,
enregistrez la lecture n (Vn) du potentiomètre et la valeur de la résistance
standard R2 que vous avez sélectionnée, dans le tableau ci-dessous.
2. Compléter le tableau 3 (déduire R3/R4 à partir de l’équation 4).