Mesure de résistance et loi d'Ohm : approche expérimentale choisie
En courant continu et en régime établi
La recherche d'un modèle mathématique reliant la tension (ou différence de potentiels) aux bornes du dipôle et l'intensité du courant qui le traverse nous amène à réaliser la mesure de U et I.
La tension U se mesure, au lycée, selon le matériel disponible :
soit avec un voltmètre numérique reposant sur le principe de la conversion analogique numérique double rampe
soit avec une carte d'acquisition comportant un convertisseur analogique numérique 10 ou 12 bits et plus rapide que le double rampe.
L'intensité I du courant se mesure :
soit avec un ampèremètre numérique reposant sur la mesure de tension aux bornes d'une résistance étalon et donc sur la loi d'Ohm ;
soit avec un adaptateur courant et une carte d'acquisition ; l'adaptateur renferme également une résistance étalon ;
soit avec une pince de courant disposant d'un capteur à effet Hall : moins fréquent dans les établissements et plus adaptée au courant fort.
Méthode : Automatiser les mesures
Afin d'obtenir des mesures nombreuses rapidement, on utilise un micro-contrôleur Arduino piloté par le port série à l'aide d'un programme en Python.
Partie 1 - Dispersion d'une série de mesures indépendantes
La résistance variable est court-circuitée. "On ne touche pas" au circuit.
Partie 2 - Représenter et exploiter la caractéristique d'un dipôle
Pour donner du sens au mesurage, on laisse l'opérateur agir sur la résistance variable et donc l'intensité dans le circuit le temps de l'acquisition.
Les grandeurs électriques d'intérêt sont déduites de la lecture des entrées analogiques \(A0\), \(A1\) et \(A2\) :
\(u=u(A0)-u(A1)\)
\(i=\frac{u(A1)-u(A2)}{r}\)