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Galvanomètre à cadre mobile – transformation en ampèremètre, voltmètre et ohmmètre

PhysiqueÉlectricité et circuits16–17 ansLaboratoire virtuel

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Un galvanomètre à cadre mobile dans un champ magnétique radial : le couple NBIA exercé sur le cadre est équilibré par le couple de rappel du ressort kθ, si bien que la déviation θ = (NBA/k)·I est proportionnelle au courant. Déterminez la résistance d'un galvanomètre de laboratoire par la méthode de la demi-déviation et sa constante de graduation, puis transformez-le en ampèremètre avec un shunt, en voltmètre avec une résistance en série et en ohmmètre à échelle non linéaire, en comparant chacun avec un appareil étalon dans un tableau de résultats.

Leçon : Galvanomètre à cadre mobile ; sensibilité en courant et constante de graduation ; méthode de la demi-déviation ; transformation en ampèremètre, voltmètre et ohmmètre

Ce qu’elle montre

Dans un galvanomètre à cadre mobile, un cadre de N spires et de surface A parcouru par un courant I se trouve dans un champ magnétique radial B : le couple NBIA est donc le même quel que soit l'angle. Un ressort spiral exerce un couple de rappel kθ et le cadre s'immobilise quand NBIA = kθ : la déviation est proportionnelle au courant et l'échelle est linéaire. La constante de graduation est le courant par division. Un petit shunt en parallèle transforme le galvanomètre en ampèremètre, une grande résistance en série en voltmètre, et une pile avec une résistance en série en ohmmètre à échelle non linéaire.

Mode d’emploi

Commencez par Cadre mobile et modifiez Nombre de spires N, Champ magnétique B et Courant I pour voir le couple et l'échelle linéaire ; cliquez sur Enregistrer pour tracer θ en fonction de I. Dans Demi-déviation, fermez K₁, choisissez R pour une grande déviation, fermez K₂ et réglez S jusqu'à ce que la déviation soit divisée par deux ; enregistrez puis saisissez G et K. Dans Ampèremètre et Voltmètre, calculez le shunt ou la résistance en série, saisissez-le et comparez vos lectures avec l'appareil étalon.

Paramètres modifiables

  • Écran Cadre mobile, Demi-déviation, Ampèremètre, Voltmètre, Ohmmètre
  • Galvanomètre du laboratoire Galvanomètre 1, Galvanomètre 2, Galvanomètre 3
  • Nombre de spires N 20–300
  • Champ magnétique B 0,05–0,5 T
  • Surface du cadre A 0,5–6 cm²
  • Constante de torsion k 0,5–10 ×10⁻⁶ N·m/rad
  • Courant I (cadre mobile) -1000–1000 μA
  • Force électromotrice de la pile E (demi-déviation) 1–4 V
  • Calibre de l'ampèremètre I₀ 5–100 mA
  • Calibre du voltmètre V₀ 1–20 V
  • Afficher G et K donnés

Questions à explorer

  1. Pourquoi un champ magnétique radial rend-il linéaire l'échelle du galvanomètre ?
  2. Pourquoi le shunt d'un ampèremètre doit-il être beaucoup plus petit que la résistance du galvanomètre ?
  3. Pourquoi les graduations d'un ohmmètre se resserrent-elles du côté des grandes résistances ?

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