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Caractéristiques I–V – résistance, lampe à filament, diode et LED

PhysiqueÉlectricité et circuits16–17 ans

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Version virtuelle du TP sur les caractéristiques I–V : un générateur de tension continue réglable, un ampèremètre en série et un voltmètre en dérivation aux bornes du dipôle. Réglez la tension pas à pas, lisez deux multimètres numériques (avec de petites erreurs aléatoires), remplissez un tableau, tracez I en fonction de V dans les deux sens en inversant le générateur et calculez R = V/I en chaque point. Comparez une résistance fixe (droite passant par l'origine), une lampe à filament (courbe qui s'aplatit quand le filament chauffe) ainsi qu'une diode au silicium et une LED rouge (qui ne conduisent que dans le sens direct, au-delà d'environ 0,6 V et 1,8 V, avec une résistance de protection).

Leçon : Courant, tension et résistance : caractéristiques courant-tension

Ce qu’elle montre

La caractéristique I–V d'un dipôle montre comment le courant qui le traverse dépend de la tension à ses bornes. Une résistance fixe à température constante donne une droite passant par l'origine : c'est un conducteur ohmique, qui obéit à la loi d'Ohm. Dans une lampe à filament, le courant chauffe le fil de tungstène, ses ions vibrent davantage et la résistance augmente, si bien que la courbe s'aplatit. Une diode ne conduit que dans un sens : en inverse, il ne passe presque aucun courant ; en direct, le courant monte brusquement au-delà d'environ 0,6 V pour le silicium et d'environ 1,8 V pour une LED rouge.

Mode d’emploi

Choisissez le Dipôle, réglez Générateur E avec le curseur ou les boutons − / +, puis lisez le Voltmètre et l'Ampèremètre. Cliquez sur Noter la mesure pour ajouter un point au tableau et au graphique, puis sur Ouvrir le circuit, changez E et recommencez. Utilisez Inverser les bornes pour les valeurs négatives. Pour la diode et la LED, cochez Zoom autour de l'origine, et cochez Courbe de référence pour comparer. Touchez un point pour calculer R = V/I.

Paramètres modifiables

  • Dipôle Résistance fixe, Lampe à filament (6 V – 0,3 A), Diode au silicium, LED rouge
  • Résistance R 10–100 Ω
  • Résistance de protection (diode, LED) Aucune, 100 Ω, 330 Ω
  • Tension initiale du générateur 0–12 V
  • Afficher la courbe de référence

Questions à explorer

  1. Pourquoi la résistance d'une lampe à filament augmente-t-elle quand la tension à ses bornes augmente ?
  2. Que montre la caractéristique I–V d'une diode en inverse, puis en direct au-delà de 0,7 V ?
  3. Pourquoi faut-il ouvrir l'interrupteur entre deux mesures et placer une résistance de protection en série avec une LED ?

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