Lecture d'un cadran
valeur = divisions luesdivisions totales × calibre
Elec Class
apprendre l'électricité en manipulant
Fiche de cours · chapitre 15 sur 15
Le voltmètre se branche en parallèle, aux bornes du composant ; l'ampèremètre se branche en série, en ouvrant le circuit pour que le courant le traverse. Quand tu ne connais pas l'ordre de grandeur, commence par le plus grand calibre, puis descends jusqu'à celui qui est juste au-dessus de la valeur.
Le résultat se calcule sous tes yeux, ligne par ligne, comme au tableau.
1Je cherche
2Je donne les valeurs connues
Formule utilisée valeur = nN · calibre
3Le résultat
Valeur mesurée valeur126 V
Sur une échelle de 100 divisions, au calibre 300 V, l'aiguille sur la division 42 indique 126 V.
La définition, l'essentiel à retenir et des exemples de tous les jours.
Le voltmètre se branche en parallèle (résistance interne très grande) ; l'ampèremètre en série (résistance interne très petite) ; l'ohmmètre sur un circuit hors tension ; le wattmètre a une bobine courant en série et une bobine tension en parallèle.
On choisit le calibre immédiatement supérieur à la valeur attendue pour lire précisément. Les résistances internes faussent légèrement la mesure : le montage aval convient aux petites résistances, le montage amont aux grandes. Un shunt en parallèle étend le calibre d'un ampèremètre.
Pour connaître le débit d'une conduite, on coupe le tuyau et on y insère un compteur d'eau : toute l'eau le traverse, comme le courant traverse l'ampèremètre en série. Pour connaître la pression, on pique un manomètre sur le côté, sans rien couper, comme le voltmètre en parallèle. La limite : un compteur d'eau piqué sur le côté ne casse rien, alors qu'un ampèremètre branché en parallèle provoque un court-circuit.
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Résistance du shunt | Rs | Ω |
| Résistance de l'ampèremètre | rA | Ω |
| Courant pleine échelle | i | A |
| Courant total à mesurer | I | A |
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Résistance additionnelle | Radd | Ω |
| Résistance du voltmètre | rV | Ω |
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Résistance mesurée | R | Ω |
Aval : le voltmètre est sur R seule (erreur due au courant dérivé par V) ; amont : le voltmètre englobe A (erreur due à la chute dans A).
Quatre étapes pour réussir un exercice, puis un exemple corrigé ligne par ligne.
Tension : voltmètre en parallèle. Courant : ampèremètre en série. Résistance : ohmmètre hors tension, composant isolé.
Estime la valeur attendue avec la loi d'Ohm, puis prends le calibre juste au-dessus.
Compte les divisions sous l'aiguille, puis calcule valeur = (n / N) × calibre, avec l'unité du calibre.
Compare-la à la valeur calculée : un gros écart signale un mauvais branchement ou un appareil qui perturbe le circuit.
Un ampèremètre de résistance interne r_A = 0,1 Ω a un calibre de 1 A. Quel shunt lui permet de mesurer jusqu'à 10 A ? Un voltmètre à cadran de 100 divisions, calibre 300 V, dont l'aiguille est sur la division 42 : quelle tension ?
À 10 A, l'appareil ne doit recevoir que i = 1 A : le shunt dérive I − i = 9 A.
R_s = r_A · i / (I − i) = 0,1 × 1 / 9 = 0,011 Ω (11 mΩ), en parallèle sur l'ampèremètre.
Lecture du cadran : U = (42 / 100) × 300 = 126 V.
En parallèle : une pointe de chaque côté du composant, sans ouvrir le circuit. Borne COM du côté du moins, borne V du côté du plus ; à l'envers, un multimètre numérique affiche simplement une valeur négative.
Parce qu'il doit être traversé par tout le courant à mesurer : on ouvre le circuit et on le place dans la branche. Sa résistance interne est très faible (quelques centièmes d'ohm sur le calibre 10 A d'un multimètre), si bien qu'il ne gêne presque pas le courant.
Coupe l'alimentation, sors le composant du circuit (au moins une patte), place le sélecteur sur Ω et pose une pointe de chaque côté. Ne tiens pas les deux bouts entre tes doigts : ton corps, en parallèle, fausse la mesure des grandes résistances.
La plus grande valeur qu'il peut mesurer dans la position choisie, celle de la pleine échelle. Sur le calibre 20 V d'un multimètre, on lit jusqu'à 19,99 V ; au-delà, l'écran affiche « 1 » ou « OL ».
Le numérique affiche directement la valeur ; l'appareil à aiguille demande de lire une échelle et de la convertir avec le calibre, mais montre mieux une valeur qui varie. Les deux se branchent de la même façon.
Son circuit courant se branche en série, comme un ampèremètre, et son circuit tension en parallèle, comme un voltmètre. En alternatif, il affiche directement la puissance active P = U × I × cos φ, et non le simple produit U × I.
Aval (voltmètre directement sur R) pour les petites résistances : le courant dérivé par le voltmètre est alors négligeable. Amont (voltmètre englobant l'ampèremètre) pour les grandes : la chute dans l'ampèremètre est alors négligeable.
L'incertitude d'un appareil est un pourcentage du calibre, pas de la lecture : 1 % de 300 V, c'est 3 V, que l'on mesure 30 V ou 280 V. Plus l'aiguille est loin sur l'échelle, plus la mesure est précise.
Du plus simple au plus complet, chaque exercice a sa correction pas à pas.
Faire mesurer la même résistance de 47 Ω en montage amont puis en montage aval, calculer U / I dans les deux cas, comparer au code couleur et faire expliquer l'écart par la résistance interne des appareils.
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