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Que la Forge soit avec toi !..
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00:14Que la forge soit avec toi.
00:30Mais respect à tout le monde, bienvenue dans la forge du quantum.
00:35Aujourd'hui, atelier VOL numéro 2, instrument de mesure électrique.
00:39Et on commence sans plus attendre par découvrir ce qu'est un galvanomètre, une pièce essentielle constituant les appareils de mesure électrique.
00:47C'est parti.
00:49Les appareils de mesure électrique analogique sont en général conçus à partir du galvanomètre à carreau mobile, qui utilise l'effet magnétique du courant.
00:56Quelques explications s'imposent, et je vais simplifier à l'extrait de mes propos pour qu'ils soient compréhensibles pour tout le monde.
01:04J'informe, ou rappelle, qu'une bobine est un enroulement de fil de cuivre possédant deux extrémités, comme sur le schéma affiché à gauche.
01:12Si tu la relis à un générateur ou une batterie, la circulation du courant va générer un champ magnétique dans cette bobine, qui va se propager autour d'elle comme celui d'un aimant autour de lui.
01:22Bravo, tu viens de découvrir l'électro-aimant.
01:25En fonction du sens de circulation du courant dans une spire de la bobine, et suivant la règle de la main droite autour d'un solénoïde, tu peux déterminer le sens du champ magnétique, noté grand B.
01:36Cette règle de la main droite autour d'un solénoïde stipule que le pouce de la main droite pointe le pôle nord du solénoïde, ou la direction des lignes de champ à l'intérieur de la bobine,
01:45lorsque la main est enroulée de la même façon que le courant électrique tourne dans le solénoïde.
01:49Voici le schéma rudimentaire d'un galvanomètre.
01:53Il est composé d'une bobine rectangulaire, cadre rouge, monté sur pivot, équipé de ressorts vent roulé, en jaune, muni d'un noyau de fer doux, absent ici, placé dans l'entrefer d'un aimant, la grosse spire grise.
02:06Une aiguille est fixée au cadre, et un axe gradué permet de mesurer sa déviation.
02:10En l'absence de courant, les ressorts spiraux maintiennent le cadre dans une position telle que l'aiguille indique le zéro, comme stipulé sur le schéma ci-dessous.
02:19Tu peux constater que la bobine rectangulaire, en jaune, est horizontale, ce qui implique que l'aiguille est verticale, donc sur le zéro de l'axe gradué.
02:27Lorsqu'un courant traverse le cadre, un couple de forces magnétiques entraîne la rotation de l'équipage mobile, c'est-à-dire le cadre, le noyau de fer doux, et l'aiguille, d'un angle proportionnel à l'intensité du courant qu'il a traversé, comme indiqué sur le schéma ci-dessous.
02:42La bobine rectangulaire, en jaune, penche vers la droite, ce qui implique que l'aiguille fait de même pour montrer sur l'axe gradué la valeur mesurée.
02:51Maintenant, que doit-on rajouter à ce galvanomètre pour fabriquer des instruments de mesure électrique ?
02:57Simple.
02:58Si tu mets un résistor en dérivation, pour obtenir une résistance chunte, avec le galvanomètre, tu obtiendras un ampère-mètre.
03:05Le but ici est de dévier, donc de chunter, la majeure partie du courant électrique à travers le résistor en parallèle, dont la résistance est bien plus faible que celle du galvanomètre, car ce dernier est tellement sensible que quelques micro-ampères ou milliampères lui suffisent.
03:21Au-delà, il sature, et l'aiguille ira se plaquer contre la butée, tout à gauche ou tout à droite de l'axe gradué de l'écran.
03:28Si tu mets un résistor en série avec le galvanomètre, tu obtiendras un voltmètre.
03:33Le but ici est de faire en sorte que le courant qui traverse le galvanomètre soit le plus petit possible, car comme indiqué précédemment, ce galvanomètre est tellement sensible que quelques micro-ampères ou milliampères lui suffisent.
03:46En augmentant la résistance globale du circuit, tu diminues son intensité, la ramenant à des valeurs pouvant être mesurées convenablement par le galvanomètre.
03:54Paragraphe suivant, dans lequel tu vas apprendre tout ce que tu dois savoir sur l'ampère-mètre.
04:00C'est parti.
04:01Il en existe deux types.
04:03Les analogiques, à aiguille, par exemple ce modèle affiché qui permet de mesurer les courants continus, borne en bas, et alternatif, borne à droite.
04:12Enfin, les numériques, à écran LCD, par exemple ce modèle, qui peut être encastré dans un tableau de bord de voiture, ou d'avion.
04:20Les ampères-mètres analogiques disposent d'une aiguille mobile pour indiquer le courant, permettent une lecture continue de l'évolution de l'intensité, et sont souvent plus durables.
04:29Ils sont de plus en plus remplacés par des ampères-mètres numériques.
04:33Pourtant, en pratique, l'observation de leur aiguille peut fournir des informations visuelles rapides sur les variations du courant mesuré, chose que l'affichage numérique ne donne que difficilement.
04:43Les ampères-mètres numériques affichent les valeurs du courant sur un écran, offrent une précision et une facilité de lecture à créer, et conviennent parfaitement aux environnements modernes.
04:53Les ampères-mètres mesurent l'intensité du courant dans un circuit en indiquant le débit d'électrons circulant dans un fil donné.
05:00Pour voir ce qui passe dans un fil, il faut l'ouvrir, ceci explique pourquoi un ampère-mètre doit être branché en série avec les autres composants, puisqu'il doit faire partie du circuit.
05:10En effet, il est coutume de dire qu'un ampère-mètre mesure le courant qui le traverse.
05:15Pour être de bonne qualité, l'ampère-mètre doit avoir une résistance interne la plus faible possible pour ne pas bloquer le courant à mesurer.
05:22Problème, le galvanomètre qui le compose possède sa propre résistance.
05:27La solution est d'ajouter une deuxième résistance, plus faible que celle du galvanomètre, en parallèle avec ce dernier, comme indiqué sur le schéma ci-dessous.
05:36Grand G est le galvanomètre, RG sa résistance interne, et RS la résistance en dérivation.
05:42Le courant qui arrive sera divisé en recettes de branches.
05:45Une toute petite partie, notée IG, passera toujours par le galvanomètre, mais le reste, la majorité, notée IS, le contournera pour passer à travers cette nouvelle résistance, appelée résistance de dérivation, ou résistance chante.
06:01Il existe différents types d'ampères-mètre analogiques.
06:03Le magnéto-électrique, le ferromagnétique, l'électrodynamique, et le thermique.
06:10Les différences technologiques sont très largement et longuement expliquées dans le cours de 16 pages disponibles dans la description, pour les plus intéressés d'entre vous.
06:18Bonne lecture !
06:20Paragraphe suivant, dans lequel tu vas apprendre tout ce que tu dois savoir sur le voltmètre.
06:25C'est parti !
06:27Il en existe deux types.
06:29Les analogiques, à aiguilles, par exemple ce modèle affiché qui permet de mesurer les tensions continues, borne en bas, et alternatives, borne à droite.
06:38Enfin, les numériques, à écran LCD, par exemple ce modèle, qui peut être encastré dans un tableau de bord de voiture, ou d'avion.
06:46Les voltmètre analogiques disposent d'une aiguille mobile pour indiquer la tension, permettent une lecture continue de l'évolution du voltage, et sont souvent plus durables.
06:54Ils sont de plus en plus remplacés par des voltmètres numériques.
06:59Pourtant, en pratique, l'observation de leur aiguille peut fournir des informations visuelles rapides sur les variations de tension mesurées, chose que l'affichage numérique ne donne que difficilement.
07:10Les voltmètres numériques affichent les valeurs de la tension sur un écran, offrent une précision et une facilité de lecture accrue, et conviennent parfaitement aux environnements modernes.
07:18Dans un galvanomètre, la déviation de l'aiguille est proportionnelle au courant dans le circuit, et comme le courant dans le circuit est proportionnel à la tension, d'après la loi d'Ohm que j'aborderai bientôt, ça implique que la déviation de l'aiguille est proportionnelle à la tension.
07:34Problème, lorsqu'on veut utiliser un galvanomètre comme voltmètre, ils sont très sensibles, donc ils ne peuvent mesurer que des courants faibles, en microampères ou milliampères.
07:42La solution simple consiste à connecter une résistance en série avec ce galvanomètre, ce qui implique une augmentation de la résistance globale du circuit, et donc une diminution du courant dans ce galvanomètre.
07:55Le tour est joué.
07:56Dans ce schéma, GRAN-G est le galvanomètre, RG sa résistance interne, et RM la résistance ajoutée.
08:03La mesure avec un voltmètre s'effectue en le branchant en parallèle sur la portion de circuit dont on désire connaître la différence de potentiel.
08:10La présence de l'appareil ne doit pas modifier la répartition des potentiels et des courants au sein du circuit, donc aucun courant ne devrait circuler dans son capteur, ce qui implique que la résistance interne du dit capteur est infinie, ou largement supérieure à la résistance du circuit à mesurer.
08:27Il existe différents types de voltmètres analogiques.
08:30Le magnétoélectrique, ou le phéomagnétique.
08:32Les différences technologiques sont très largement et longuement expliquées dans le cours de 16 pages disponibles dans la description, pour les plus intéressés d'entre vous.
08:42Bonne lecture !
08:44Paragraphe suivant, l'ohmètre, avec deux M, peut utiliser dans les TP de physique au collège et au lycée, mais il a son importance dans certaines situations.
08:53C'est parti !
08:54C'est un instrument qui permet de mesurer la résistance électrique d'un composant, ou d'un circuit électrique.
09:00L'unité de mesure est l'ohm, dont le symbole est la lettre grecque Omega.
09:05Il est constitué d'un ampèremètre et d'une pile.
09:08Les omètres analogiques doivent être calibrés avant chaque mesure pour compenser l'usure de la pile.
09:14La procédure est la suivante.
09:16On court-circuit les deux fils, puis on tourne le bouton de réglage pour amener l'aiguille sur le zéro.
09:22Pas plus compliqué que ça.
09:24Lorsqu'on branche l'ohmètre, la pile fait circuler un courant d'autant plus fort que la résistance est plus faible.
09:30Pour cette raison, les graduations sont inversées.
09:33Comme tu peux le voir sur cette photo, sur laquelle j'encadre en bleu l'axe gradué à consulter, le zéro se trouve à droite, flèche rouge,
09:40et lorsque l'aiguille dévie au maximum, c'est-à-dire vers la droite, la résistance est nulle.
09:46Si l'ohmètre est non relié à un dipôle, sa résistance est infinie,
09:49ce qui implique que l'aiguille de l'ohmètre analogique ne bouge pas,
09:53et l'ohmètre numérique affiche le signal d'erreur, soit où elle pour over-limit, soit un chiffre 1, tout à gauche de son écran,
10:00ce qui se traduit par « mesure supérieure au calibre ».
10:03A l'inverse de l'ampèremètre ou du voltmètre, il n'y a aucun risque de détériorer l'appareil.
10:08Pour effectuer une mesure, on peut commencer par le plus faible calibre, puis l'augmenter jusqu'à avoir une valeur numérique strictement positive,
10:16comme indiqué sur la photo à gauche, 2,1 mΩ pour ce relais électrique.
10:21Je vais maintenant te montrer de plus près deux modèles d'ohmètre professionnels.
10:25Celui-là est analogique, et sa photo est légendée.
10:28Les zones les plus importantes sont, au pied de l'appareil, le réglage du zéro et les deux entrées pour la mesure.
10:35Le bouton rotatif, ou cadran, pour régler le bon calibre, et l'échelle haut en jaune sur l'écran.
10:42Je te conseille de mettre sur pause si tu as besoin de temps pour tout lire.
10:46Celui-ci est numérique, un peu plus volumineux, et il aurait tout à fait sa place dans l'équipement de maintenance d'un vaisseau spatial,
10:52tel le Faucon Millennium ou l'Enterprise.
10:54Marche-arrêt et connecteur de mesure à sa gauche, choix du calibre à sa droite, équipé de moult options,
11:01comme une alarme, la mémorisation des mesures, un menu de programmation et autres gadgets utiles,
11:07avec un manuel d'utilisation qui doit être aussi épais qu'un annuaire des pages jaunes parisiens des années 90.
11:13Paragraphe suivant, avec un autre instrument de mesure trop peu utilisé au collège et lycée, le Wm,
11:18qui permet pourtant de faire de la thermodynamique dans les circuits électriques.
11:23C'est parti !
11:24C'est un appareil qui mesure la puissance électrique consommée par un récepteur, ou fournie par un générateur électrique.
11:31Il existe en version analogique, comme ce joli boîtier orange, avec son cadran pour régler le calibre,
11:37et son aiguille qui indique la valeur de la mesure.
11:40Et bien entendu, tu as la version numérique, comme celui-ci paré de Jaume, avec son cadran,
11:45mais surtout son grand écran LCD et ses 8 boutons en dessous qui doivent sélectionner des options intéressantes.
11:50La puissance s'exprime en watts et ses multiples, kilowatts, milliwatt.
11:56Elle ne doit pas être confondue avec l'énergie, qui est soit en joules, soit en kilowattheures.
12:02Le wattmètre monophasé est muni d'un capteur de courant, ampère mètre, d'un capteur de tension, voltmètre,
12:07suivi d'un multiplicateur, comme indiqué sur le schéma qui apparaît.
12:11Le wattmètre affiche la valeur moyenne ou efficace, selon le type d'appareil, du produit instantané de ses deux grandeurs quarts,
12:19par définition, la puissance et la multiplication de la tension par l'intensité.
12:24Sur ce schéma, je te montre comment brancher cet appareil sur un circuit électrique.
12:29Le wattmètre combine les fonctions d'un ampère mètre et d'un voltmètre.
12:33Ainsi, il se connecte en même temps en série et en dérivation.
12:36Les étoiles que tu vois sur le symbole du wattmètre correspondent aux bornes plus de l'ampère mètre,
12:42sa borne grand A, et celles du voltmètre, sa borne grand V.
12:45Sur ce schéma, c'est plus évident.
12:48Entouré en vert, l'ampère mètre en série dans le circuit, avec ses bornes grand A, du côté plus du générateur,
12:55et son com, du côté moins du générateur.
12:58Entouré en marron, le voltmètre en dérivation dans le circuit,
13:01avec sa borne grand V connectée à la borne plus du générateur, et son com branché à la borne moins.
13:07Attention à ne pas inverser les polarités ou les bornes grand A et grand V,
13:11au mieux le wattmètre affichera un message d'erreur, au pire il sera détruit.
13:15Paragraphe suivant, on termine avec le multimètre,
13:18le couteau suisse des instruments de mesure dans les collèges et les lycées.
13:22C'est parti !
13:23En un seul appareil compact, tu rassembles les instruments suivants.
13:27Le voltmètre, l'ampère mètre, l'ohmètre, le testeur de transistor, noté HFE, le thermomètre,
13:34et pour les appareils professionnels, tu en as d'autres, comme indiqué par des icônes sur la photo.
13:38Ce multimètre existe en version analogique, avec son cadran pour régler le calibre,
13:44et son aiguille qui indique la valeur de la mesure, en version numérique,
13:48toujours avec son cadran mais avec un écran LCD,
13:51et en version analogico-numérique, disposant à la fois de l'aiguille et de l'écran LCD.
13:55Certes, tu as le choix des versions, mais pas sûr que tu aies le choix des couleurs.
14:01Jaune, orange, rouge, vert, bleu, noir, et parfois blanc,
14:06mais pas de rose, ni de violet, ou encore d'une couleur que seuls vous, les filles, vous pouvez discerner.
14:12Au moins, dans ce domaine, il n'y a pas de taxe rose sur ces multimètres,
14:16mais au vu de leur utilisation de plus en plus massive par des femmes,
14:19vous allez voir qu'on va y avoir droit dans un futur proche.
14:22En attendant, voici un schéma légendé d'un multimètre numérique.
14:27Tu peux transposer ces légendes sur un multimètre analogique,
14:30la seule différence se faisant sur l'écran de lecture,
14:33plus large avec son aiguille et ses arcs de graduation derrière elle.
14:37Les zones les plus importantes sont le bouton rotatif, ou cadran,
14:41pour le choix du paramètre à mesurer, tension, intensité, résistance,
14:45et du calibre de la mesure, le commun, borne moins,
14:48sur laquelle tu branches le câble gainé de noir,
14:51et les différentes bornes positives, volts, ampères, ohms.
14:55Si un membre de ta famille est un bricoleur ou une bricoleuse,
14:59tu devrais trouver un multimètre quelque part dans son atelier,
15:02généralement dans un tiroir de son établi,
15:04ou bien en évidence sur une étagère au-dessus.
15:07Avec sa permission, emprunte-le pour t'amuser avec,
15:10par exemple en prenant le voltage d'une pile ou d'une batterie,
15:13ou en mesurant la résistance d'une ampoule.
15:14Par contre, pour des raisons évidentes de sécurité,
15:18en aucun cas tu ne touches au réseau électrique domestique de la maison.
15:22Il suffit que ce multimètre soit mal entreposé,
15:25ou un peu ancien,
15:26pour que les 220 volts et les 30 ampères qui le traversent
15:29le transforment en un engin de mort qui va foudroyer ton futur
15:32avec pour conséquence une mise à la terre définitive.
15:35L'utilisation d'un multimètre exige des garanties
15:38quant à la sécurité de son utilisateur ou utilisatrice.
15:42C'est pourquoi, pour un usage sécurisé,
15:44tu dois rester vigilant ou vigilante sur certains points.
15:48Le premier est l'inspection visuelle du multimètre.
15:51Tu dois vérifier son boîtier et l'isolation près des prises de connexion.
15:55La seconde est l'inspection des cordons.
15:58Il ne doit y avoir aucune trace d'usure ou de dégradation.
16:01La troisième est la vérification des fusibles,
16:04qui assure la protection contre les surtentions.
16:07La dernière est de mesurer en sécurité,
16:09en tenant toujours la partie isolée des sondes,
16:11en plastique rouge ou noir.
16:14Les cordons de couleur noir et rouge
16:15doivent être branchés sur les bornes adéquates du multimètre,
16:18soit le fil noir sur la borne COM,
16:20entouré en vert fluo, ou borne moins,
16:22et le fil rouge sur la borne grand V pour une mesure de voltage,
16:26à droite du COM sur la photo,
16:27oméga pour une mesure de résistance,
16:30toujours à droite du COM,
16:31grand A ou mini grand A pour une mesure d'ampérage,
16:34à gauche du COM.
16:35Une fois toute cette procédure effectuée,
16:38comment utiliser un multimètre ?
16:39C'est très simple.
16:42Après avoir sélectionné le paramètre à mesurer avec le bouton rotatif ou cadran,
16:46tu te places sur le bon calibre,
16:48ou à défaut tu sélectionnes le calibre le plus élevé,
16:51puis tu le diminueras si besoin pour une mesure plus précise,
16:54comme indiqué dans cette illustration qui concerne le voltage.
16:56Première mesure sur le calibre 20V,
16:59l'écran affiche 0,2, valeur très petite comparée à celle du calibre.
17:04Pour la seconde mesure, le calibre 2V est sélectionné,
17:08l'écran indique 0,16.
17:11On peut encore descendre.
17:13Pour la troisième et dernière mesure,
17:15choix du calibre 200mV, 158 s'affiche sur l'écran.
17:19Le voltage mesuré est de 158mV, soit 0,158V.
17:25Mais pourquoi en diminuant le calibre, la mesure devient plus précise ?
17:30Tout s'explique avec un seul mot, la résolution.
17:33Sous tes yeux se trouve un tableau extrait d'une notice d'un multimètre
17:36qui t'indique la résolution d'une mesure en fonction du calibre choisi.
17:40La résolution d'un appareil est la plus petite variation de la grandeur mesurée
17:44qui produit une variation perceptible de l'indication délivrée par l'instrument.
17:48En gros, c'est la plus petite valeur de variation qui peut être détectée par l'instrument
17:53et indiquée sur son écran.
17:55Par exemple, pour le calibre 600V en tension continue, entouré en rouge,
18:00la résolution est de 1V, et seulement de 0,01V pour le calibre 20V, entouré en bleu.
18:07En gros, plus le calibre est petit, plus sa résolution l'est aussi,
18:10et donc sa sensibilité augmente, d'où une plus grande précision dans la mesure.
18:16L'atelier est désormais terminé.
18:18Tu as des questions ?
18:20Tu veux un complément d'informations ?
18:22Rejoins-moi dans l'espace commentaire.
18:25Le cours complet en PDF, librement téléchargeable,
18:28est disponible dans la description de cette vidéo.
18:31Aucun exercice pour ce cours,
18:33mais je te conseille de le visionner encore et encore,
18:36afin de saisir chaque nuance des notions contenues.
18:39Prochaine vidéo sur l'encleum.
18:40Que la forge soit avec toi.
18:44Stay tuned.
18:45Tchuss.
18:46Sous-titrage Société Radio-Canada
18:46Sous-titrage Société Radio-Canada
18:47Sous-titrage Société Radio-Canada
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