Les appareils de mesures.

[Aimant] [Electromagnétisme] [Le galvanomètre] [L'ampèremètre] [Le voltmètre] [L'ohmmètre]


1. Magnétisme et électromagnétisme.

Les aimants attirent 2 métaux: le fer et le nickel et tous leurs alliages (acier, fonte, inox, ...).
Les extrémités d'un aimant droit sont les zones d'attractions les plus fortes. On les appelle les pôles magnétiques de l'aimant. L'un est appelé pôle Nord, l'autre est appelé pôle Sud (Voir ci-contre).

Les pôles des aimants ont des actions entre eux:
-- 2 pôles de mêmes noms se repoussent
-- 2 pôles de noms contraires s'attirent.

2. Le galvanomètre à cadre mobile.

Une bobine solidaire d'un axe est placée entre les 2 pôles magnétiques d'un aimant. Elle constitue le cadre mobile.
Lorsqu'elle est parcourue par un courant, elle se comporte comme un aimant et réagit avec les pôles magnétiques de l'aimant entre lesquels elle est placée. Elle se met alors à tourner entraînant l'aiguille.
La déviation est proportionnelle à l'intensité qui traverse la bobine.
Un système de rappel automatique remet la bobine à sa position d'origine ramenant l'aiguille à zéro.
Le galvanomètre est fragile et les courants pouvant le traverser sont faibles.


Le galvanomètre a une résistance interne r.
Il est traversé par l'intensité IG.

UG = r IG
Ou IG = UG / r


3. L'ampèremètre.

Un ampèremètre mesure une intensité.

Le galvanomètre est protégé par un shunt de résistance Rs. La majorité du courant devant passer par le shunt, Rs est très petite par rapport à la résistance interne du galvanomètre.

Selon le calibre utilisé (valeur maximale de l'intensité pouvant traverser le galvanomètre sans le détériorer), la valeur du shunt est différente.

La résistance interne de l'ampèremètre est:

R = Rs x r / (Rs + r)

Voir associations de résistances en parallèle.
Cette résistance interne est encore plus faible que la valeur du shunt pourtant très faible. Ceci pour que l'appareil perturbe le moins possible le courant dans le circuit.
Voir aussi le chapitre shunt.


4. Le voltmètre.

Le voltmètre mesure une tension. Il se monte en parallèle.

La valeur de la résistance associée au galvanomètre est donnée par la relation

Rs = (U - Ur) / IG


-- U désigne la tension que l'on mesure.
-- IG désigne l'intensité maximale pouvant traverser le galva. Elle provoque une déviation maximale de l'aiguille.
-- Rs est la résistance de protection du galva.
-- r est la résistance interne du galva.

Vous voyez que bien que mesurant une intensité, le galva indiquera une tension (la graduation est en volts).




La qualité d'un voltmètre s'exprime en ohms par volt. C'est une constante.

Q = (Rs + r) / Ucal


5. L'ohmmètre.

L'ohmmètre mesure la valeur réelle d'une résistance. Il nécessite une ou plusieurs piles.

-- R est la résistance de protection du galva.
-- Rc est la résistance de calibrage (étalonnage).
-- Rx est la résistance à mesurer.
-- r est la résistance interne du galvanomètre.
-- IG est l'intensité traversant le galva.
En appliquant la loi d'Ohm, on peut aisément calculer cette intensité.

IG = U / (R + r + Req)
Req désigne la résistance équivalente à Rc et Rx


On peut calculer Rx
IG = U / (R + r + Req)
Req = RcRx / (Rc + Rx)
IG = U / (R + r + RcRx / (Rc + Rx))
U = IGR + IGr + IGRcRx/(Rc + Rx)
On réduit au même dénominateur l'expression de droite.
U = [IGR(Rc + Rx) + IGr(Rc + Rx) + IGRcRx)] / (Rc + Rx)
On effectue le produit en croix et on développe le numérateur.
URc + URx = IGRRc + IGRRx + IGrRc + IGrRx + IGRcRx
URx - IGRRx - IGrRx - IGRcRx = IGRRc + IGrRc - URc
Rx(U - IGR - IGr - IGRc) = IGRRc + IGrRc - URc


Rx = (IGRRc + IGrRc - URc) / (U - IGR - IGr - IGRc)
Rx = Rc(IGR + IGr - U) / (U - IGR - IGr - IGRc)