Guide pratique des diviseurs de courant : construire, mesurer et simuler avec une pile 6 V

Pièces et Matériaux

• Calculatrice ou crayon & papier pour calculs
• Pile 6 volts (rechargeable ou fraîche)
• Résistances allant de 1 kΩ à 100 kΩ

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapitre 6 : « Divider Circuits and Kirchhoff's Laws. »

Objectifs d'Apprentissage

• Utiliser avec précision un voltmètre, ampèremètre et ohmmètre.
• Appliquer la loi d'Ohm (I = E/R) et la loi des courants de Kirchhoff (KCL).
• Concevoir un réseau diviseur de courant.

Schéma

Illustration

Note : La vis supérieure du dernier ergot à droite est utilisée pour joindre trois fils à des fins de démonstration seulement ; cela ne reflète pas les meilleures pratiques en assemblages professionnels.

Instructions

Expérimentez avec trois méthodes de construction — breadboard, barrette de bornes, et forme libre — pour comprendre leurs avantages et inconvénients respectifs.

1. Sélectionnez trois résistances de votre assortiment. Mesurez chacune avec un ohmmètre, et enregistrez les valeurs.
2. Connectez les résistances en parallèle entre les bornes positive et négative de la pile 6 V, comme montré.
3. Mesurez la tension de la pile avec un voltmètre une fois les résistances connectées. Enregistrez cette valeur ; elle peut différer légèrement de la tension à vide.
4. Mesurez la tension aux bornes de chaque résistance. Dans un circuit parallèle, la tension aux bornes de tous les composants est identique.
5. Utilisez la loi d'Ohm pour calculer le courant à travers chaque résistance : I = V/R. Vérifiez ces valeurs en mesurant le courant avec un ampèremètre numérique.
   • Placez la sonde rouge sur la jonction des extrémités positives de toutes les résistances.
   • Soulevez le fil d'une résistance et connectez la sonde noire à ce fil pour lire son courant.
6. Mesurez le courant total du circuit en connectant la sonde noire de l'ampèremètre à la borne positive de la pile tout en gardant la sonde rouge sur la même jonction. La lecture devrait être positive.
7. Ajoutez les trois courants de branche algébriquement au courant total. Selon la loi des courants de Kirchhoff, la somme devrait être zéro.
8. Déconnectez la pile et mesurez la résistance à travers le réseau parallèle avec un ohmmètre. La lecture sera plus basse que toute valeur de résistance individuelle, et elle sera la même quel que soit les bornes de résistance que vous utilisez.
9. Divisez la tension de la pile mesurée par la résistance totale pour calculer le courant total ; il devrait correspondre de près au courant total mesuré.
10. Notez que chaque courant de branche est une fraction du courant total, proportionnelle au rapport de la résistance totale sur la résistance individuelle.

Simulation Ordinateur

Schéma avec numéros de nœuds SPICE :

Dans SPICE, les ampèremètres sont représentés par des sources de tension nulle. La netlist suivante peut être sauvegardée comme fichier texte et exécutée dans tout simulateur compatible SPICE :

Current divider v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k vitotal 2 1 dc 0 vir1 2 3 dc 0 vir2 2 4 dc 0 vir3 2 5 dc 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i(vitotal) i(vir1) i(vir2) i(vir3) .end

L'exécution de la simulation produit quatre courants : le total (négatif) et les trois courants de branche (positifs). Leur somme algébrique est zéro, confirmant la loi des courants de Kirchhoff.

Feuilles de travail connexes

• Feuille de travail Circuits Diviseurs de Courant