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Manuel de l'étudiant pour CL-1919-06_053052 Partie 3 — La loi d’Ohm Ensemble sur la loi d’Ohm et les circuits CC 97-CL-1919-06_Partie3_REVA © Consulab Educatech Inc., 2023. Tous droits réservés. 97-CL-1919-06 Table des matières 400-6330, rue Zephirin-Paquet QUÉBEC QC G2C 0M3 Canada consulab.com info@consulab.com Sans frais : +1 (800) 567-0791 ÉTATS-UNIS : +1 (810) 222-4525 Canada : +1 (418) 688-9067 Télécopieur : 418.843.3444 2 Table des matières Présentation et familiarisation 3 Identification du panneau avant 4 Identification des composants électriques 5 Accessoires 6 Usage et fonctionnement 7 Avertissements et mises en garde 8 Modules d'apprentissage 10 MODULE 3 La loi d’Ohm Définition et relations 12 SA-4 — Circuits en série 15 SA-4 — Circuits en série - Feuille des résultats 16 SA-5 — Circuits en série avec une résistance 17 SA-5 — Circuits en série avec une résistance - Feuille des résultats 19 SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances 20 SA-6 — Circuits en série avec deux résistances - Feuille des résultats 23 SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus 24 SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus - Feuille des résultats 26 SA-8 — Test de tension disponible 27 SA-8 — Test de tension disponible - Feuille des résultats 28 SA-9 — Test de chute de tension positive 29 SA-9 — Test de chute de tension positive - Feuille des résultats 30 SA-10 — Test de chute de tension du côté masse 31 SA-10 — Test de chute de tension du côté masse - Feuille des résultats 33 SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus 34 SA-11— Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus - Feuille des résultats 37 SA-12 — Comportement des circuits parallèles 38 SA-12 — Comportement des circuits parallèles - Feuille des résultats 41 SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle 43 SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle - Feuille des résultats 45 SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle 46 SA-14 — Explication des circuits mixtes en série et en parallèle 46 SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle - Feuille des résultats 48 SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse 49 SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse - Feuille des résultats 51 consulab.com info@consulab.com 3 97-CL-1919-06 Présentation et familiarisation Présentation et familiarisation L'ensemble didactique CL-1919-06_053052 sur la loi d’Ohm et les circuits CC contient des composants électriques et électroniques disposés sur un panneau muni de bornes de connexion où l'étudiant peut raccorder lui-même les circuits. Cet ensemble est conçu pour l'aider à comprendre les concepts de base de la loi d'Ohm et le fonctionnement des circuits CC par le biais de travaux pratiques. Une alimentation intégrée de 120 Vca à 14 Vcc (4 A max.) avec protection interne est réglable de 2 à 14 Vcc. Le panneau avant contient un afficheur numérique indiquant la tension d'alimentation CC disponible pour les activités d’apprentissage. Le CL-1919-06 est conforme aux normes de sécurité CSA/UL. L’ensemble contient aussi un multimètre numérique monté en surface qui est alimenté par deux piles AAA. Comme la sortie d'alimentation de l'ensemble est limitée à 4 A, le fusible 10 A d’ampèremètre ne doit jamais être remplacé. Le multimètre doit être utilisé lors des activités d'apprentissage et la construction de circuits pour les mesures électriques et la formation diagnostique. Ensemble CL-1919-06 sur la loi d'Ohm et les circuits CC consulab.com info@consulab.com 4 97-CL-1919-06 Identification du panneau avant consulab.com info@consulab.com 4 Identification du panneau avant Vue en plongée Vue latérale 1 3 2 47 6 5 9 8 10 1. Prise du cordon d’alimentation, interrupteur principal et porte-fusible. 2. Bornes d’alimentation (rouges) pour la construction des circuits. Ces bornes ne doivent servir qu’aux travaux pratiques et ne peuvent pas être connectées à des dispositifs externes car cela pourrait les endommager. 3. Bornes de masse (noires) pour la construction des circuits. Ces bornes ne doivent servir qu’aux travaux pratiques et ne peuvent pas être connectées à des dispositifs externes car cela pourrait les endommager. 4. Afficheur numérique de la tension d’alimentation CC qui peut être réglée à partir du rhéostat d’alimentation (5). 5. Rhéostat d’alimentation qui permet de régler la tension présente entre 2 et 14 ± Vcc. 6. Bouton de réenclenchement de l’alimentation. Appuyer et le maintenir jusqu’au clignotement du témoin de sur- charge (O.L.), et le relâcher par la suite. La tension affichée est à 0,000 lorsque le témoin est allumé. 7. Témoin de surcharge de l’alimentation. Advenant un court-circuit entre des bornes positives et négatives, la protec- tion interne se déclenche et le témoin s’allume jusqu’à la résolution du problème et jusqu’au réenclenchement du circuit de protection. 8. Bornes positive et négative du modulateur de largeur d’impulsion (MLI). 9. Rhéostat du cycle de service (0-100%) du modulateur MLI. 10. Multimètre numérique. consulab.com info@consulab.com 5 97-CL-1919-06 Identification des composants électriques consulab.com info@consulab.com 5 Identification des composants électriques Vue en plongée 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 11. L1 – Ampoule incandescente No 194. 12. L2 – Ampoule incandescente No 194. 13. D1 – Ampoule à DEL. 14. B1 – Avertisseur sonore. 15. T1 – Transistor NPN. 16. T2 – Transistor PNP. 17. D2 – Diode. 18. L3 – Ampoule à DEL double No 3157. 19. M1 – Moteur CC. 20. RL1 – Relais ISO à 5 broches. 21. Centrale clignotante électronique. 22. POT – Potentiomètre 75 Ω. 23. R1 – Résistance 100 Ω. 24. R2 – Résistance 40 Ω. 25. R3 – Résistance 20 Ω. 26. R4 – Résistance 20 Ω. 27. R5 – Résistance 2 Ω. 28. F1 – Fusible ATC 2-3 A (pour circuit optionnel). 29. SW1 – Interrupteur à bascule uni- polaire unidirectionnel (SPST). 30. PB1 – Bouton poussoir à contact normalement ouvert (N.O.). consulab.com info@consulab.com 6 97-CL-1919-06 Accessoires consulab.com info@consulab.com 6 Accessoires Fusible principal Spécifications : Modèle 239002P 2A de la série 239, 250 V, à action retardée (5 mm x 20 mm). VUE RAPPROCHÉE DU PORTE-FUSIBLE CL-1919-05 POWER SUPPLY FUSE SPECIFICATIONS – 239002P 2A, 250V, 239 Series, Slo-Blow Fuse (8mm x 20mm) TRAINERS MAIN FUSE LOCATION PULL TAB AWAY UNTIL FUSE HOLDER POPS OUT CLOSE UP OF MAIN FUSE HOLDER CLOSE UP OF MAIN FUSE HOLDER SPARE FUSE FUSE IN CIRCUITFUSIBLE ACTIF DANS LE CIRCUITFUSIBLE DE RECHANGE CL-1919-05 POWER SUPPLY FUSE SPECIFICATIONS – 239002P 2A, 250V, 239 Series, Slo-Blow Fuse (8mm x 20mm) TRAINERS MAIN FUSE LOCATION PULL TAB AWAY UNTIL FUSE HOLDER POPS OUT CLOSE UP OF MAIN FUSE HOLDER CLOSE UP OF MAIN FUSE HOLDER SPARE FUSE FUSE IN CIRCUIT Porte-fusible d’alimentation principale Pochette de rangement Pochette amovible Fils de raccordement Tous les ensembles CL-1919-06 sont expédiés avec des fils de raccordement à fiche banane comprenant: • 10 fils rouges de 23 po (60 cm) de long; • 10 fils noirs de 23 po (60 cm) de long. Your product may be equipped with either of the below jumper wire styles. They are identical in specifications and performance. consulab.com info@consulab.com 7 97-CL-1919-06 Usage et fonctionnement Usage et fonctionnement Le manuel CL-1919-06-94 contient toute l’information nécessaire pour assurer le bon fonctionnement des composants. Il est important de bien lire et comprendre toutes les sections. Cet ensemble didactique a été conçu comme aide péda- gogique à titre de ressource autonome pour l’enseignant et pour les étudiants lors des travaux pratiques, des diagnos- tics et de la résolution des problèmes reliés à l’électricité de base, à la loi d’Ohm et à la configuration de circuits élec- triques CC. AVERTISSEMENT. Avant d’aborder les travaux pratiques, il est primordial que vous ayez bien complété et compris les points suivants : 1. Se familiariser avec les composants du CL-1919-06 et leur localisation sur le panneau (pages 5-8); 2. Placer le CL-1919-06 sur une surface de travail. Enlever le couvercle et brancher le cordon d’alimentation dans une prise de 120 VCA. Actionner l’interrupteur principal. NOTE : Vous pouvez déposez le couvercle détaché de l’ensemble sur la surface de travail et placer le boîtier sur le dessus. Cette disposition permet d’incliner légèrement le panneau avant vers l’utilisateur. L’afficheur devrait ensuite indiquer une tension de 14.0 - 14.6 ± volts dans des conditions normales de fonctionnement. Spécifications techniques : • Tension : 100-240 VCA, monophasée; • Fréquence : 50/60 Hz • Courant d’entrée : 2,2 A @120 VCA, 1,2 A @ 230 VCA; • Courant de sortie : 2-14 VCC, 4 A max.; • Usage intérieur seulement; • Température : 10 ºC – 30 ºC (50 ºF – 86 ºF) • Humidité (non condensée): 90 % max.; • Altitude : 2 000 m (6 562 pi). • Degré de pollution 2 • Catégorie de surtension II Les étudiants doivent avoir acquis toutes les connaissances requises et avoir notamment complété les modules d’ap- prentissage suivants du manuel de l’étudiant avant d’aborder les travaux pratiques : • Fonctionnalités et configuration d’un multimètre numérique (Module d’apprentissage No 1); • Électricité de base (Module d’apprentissage No 2); • La loi d’Ohm et les circuits CC (Module d’apprentissage No 3); • Description détaillée des composants de l’ensemble CL-1919-06 (Module d’apprentissage No 4); • Capacité à lire et à suivre des instructions écrites; • Capacité à lire et à interpréter les plans électriques de base. consulab.com info@consulab.com 8 97-CL-1919-06 Avertissements et mises en garde Avertissements et mises en garde Même si la source d’alimentation interne de l’ensemble est protégée contre les courts-circuits et les erreurs de raccor- dement, l’étudiant doit bien lire, comprendre et suivre la procédure de l’activité suggérée afin d’éviter tout problème de circuit électrique. Si l’afficheur de l’ensemble indique 0,000 V et que le témoin de surcharge d’alimentation est allumé, cela indique que l’ensemble rencontre un problème électrique. Avant de réinitialiser le système, il est important de diag- nostiquer le problème et de corriger le ou les raccordements erratiques. Une fois que tout est résolu, il s’agit d’appuyer et de maintenir enfoncé le bouton de réenclenchement jusqu’au clignotement du témoin de surcharge et de le relâcher aussitôt. L’afficheur devrait ensuite indiquer correctement la tension présente. 1. Le fusible ATC à lame de 2 A sur la face avant de l’ensemble est disponible selon les besoins de protection élec- trique durant les raccordements de circuit. Cependant, il faut tenir compte de l’ampérage de l’ampoule L3 qui tire plus de 2 ampères. Il faut se souvenir que l’ensemble est protégé à l’interne contre les surcharges si le courant dépasse 4 A; 2. L’accès au compartiment des fusibles et à tout autre composant à l’intérieur de l’appareil ne doit être effectué que par un personnel qualifié et formé. 3. Les ampoules L1 et L2 sont en verre et peuvent se briser en cas de choc assez violent, créant ainsi un risque de cou- pure pour l’utilisateur. 4. Ne pas brancher de dispositifs externes au circuit d’alimentation de l’ensemble, car ils peuvent dépasser les limites électriques des composants. 5. Prendre le temps de lire, de comprendre et de suivre toutes les directives du manuel. Demander l’aide de l’enseig- nant au besoin 6. Ne jamais improviser lors de la configuration des circuits. Il faut suivre les procédures du manuel de l’étudiant lors des travaux pratiques. 7. Ce produit est destiné à être utilisé dans les établissements d’enseignement par des étudiants âgés d’au moins 14 ans et sous la surveillance d’une PERSONNE EN AUTORITÉ. consulab.com info@consulab.com 9 97-CL-1919-06 Avertissements et mises en garde Les mises en garde et directives suivantes s’appliquent à certains composants de l’ensemble : 1. Le relais ISO à cinq broches est monté avec une résistance limitatrice de courant pour éliminer les pics de tension. Ce type de relais ne contient aucune diode protectrice, ce qui rend le circuit de la bobine insensible à la polarité. Il faut noter que la plupart des normes industrielles exigent que la borne No 85 soit reliée au circuit de masse de la bobine du relais. 2. Spécifications de la nouvelle ampoule L3: - Ampoule à DEL Sylvania ZEVO 3157LED. BP2, 12 V - 2 W; - Circuit LO (basse intensité) = 35 ± milliampères à 14,60 V; - Circuit HI (haute intensité) = 153 ± milliampères à 14,60V; - Sensible à la polarité (peut être insérée dans les deux sens); - N’utilisez pas d’autre ampoule 3157 que celle fournie avec l’appareil. Il est fortement suggéré que l’étudiant réalise les activités d’apprentissage du manuel 97-CL-1919-06 dans l’ordre chronologique pour obtenir la meilleure compréhension possible des concepts électriques et électroniques traités. Utiliser et reproduire au besoin la feuille de câblage vierge à la fin du guide de l’enseignant (CL-1919-06-98) pour que l’étudiant trace les raccordements de circuits. Des directives précises à ce sujet sont indiquées dans la procédure de l’activité. Certaines d’entre elles requièrent que l’étudiant prenne des mesures électriques du circuit à configurer. Tous les solutionnaires se trouvent à la dernière section du guide de l’enseignant. Étant donné la tolérance de fabrication de certains composants, il est possible que certaines mesures soient dif- férentes de celles inscrites dans les solutionnaires. Prendre en considération ces écarts lors de l’évaluation des travaux pratiques, des quiz et des tests. L’ensemble CL-1919-06 est un équipement de formation durable qui pèse 10 kg (22 lb). L’utilisateur doit faire attention lorsqu’il soulève ou déplace la valise. Elle est munie d’une poignée de transport pratique. consulab.com info@consulab.com 10 97-CL-1919-06 Modules d’apprentissage Modules d'apprentissage Le manuel 97-CL-1919-06 contient des modules d’apprentissage destinés aux étudiants, des renseignements et des ressources pour les aider à maîtriser diverses compétences et notions élémentaires en électricité et en électronique. Chaque module contient des renseignements de support pédagogique, des activités d'apprentissage, des procédures de raccordement et une feuille des résultats pour chaque activité. Les solutionnaires et les tests de compétence sont inclus dans le guide CL-1919-06-98 pour l’enseignant. Il peut utiliser les modules comme il le souhaite pour son curriculum. Les procédures d'activité ainsi que les feuilles des résultats peuvent être reproduites et distribuées dans l'établissement scolaire uniquement. La duplication de ces documents pour des sources extérieures est interdite par la loi. Les feuilles des résultats peuvent être classées dans le dossier des étudiants afin de consigner le progrès réalisé. Il est recommandé aux enseignants de suivre l'ordre chronologique des activités, mais chaque module peut être présenté individuellement. Les modules d'apprentissage du CL-1919-06 sont les suivants : 1. Comprendre la configuration, l'utilisation et l'interprétation du multimètre numérique 2. Électricité de base 3. La loi d'Ohm 4. Explication des composants 5. Activités d'expérimentation 6. Activités de niveau avancé consulab.com info@consulab.com 11 97-CL-1919-06 MODULE 3 MODULE 3 La loi d’Ohm consulab.com info@consulab.com 12 97-CL-1919-06 La loi d’Ohm Définition et relations Le module 3 traite des principes de base de la loi d'Ohm et de la compréhension des circuits électriques. Les tech- niciens qui réussissent toutes leurs tâches d’électricité doivent comprendre et savoir comment appliquer les concepts de la loi d'Ohm lorsqu'ils effectuent un diagnostic et une réparation de circuit. Un manque de compréhension des rela- tions entre les volts, les ohms et les ampères expliquées dans le module précédent entraîne souvent une erreur dans le diagnostic du problème d'origine et un remplacement inutile de composants coûteux. Qu’est-ce que la loi d'Ohm ? Un physicien allemand du nom de Georg Ohm (1787-1854) a mené de nombreuses expériences différentes avec l'élec- tricité. Vers 1827, il a trouvé une formule pour expliquer le comportement de cette science. Fondamentalement, la loi d’Ohm décrit les relations directes qui se produisent entre la tension, l’intensité ou le courant et la résistance. Ohm s’est servi des mathématiques pour définir les relations opérationnelles entre ces trois «éléments» de l'électricité. Nous com- prenions auparavant que l'électricité était le flux d'électrons qui circulaient à travers un conducteur, mais M. Ohm fut en mesure d'expliquer comment chaque élément affectait l'autre. La formule A = V ⁄ R a été sa conclusion sur le fonctionnement de l'électricité dans un circuit. En regardant la formule, «A» ou «I» est l'intensité ou la quantité de courant ou d'électrons qui se déplacent dans un circuit. La plupart du temps dans les documents, A est utilisé au lieu de I. La lettre V représente la pression électrique qui pousse les électrons dans le circuit. Elle s'exprime en volts. C'est en fait la tension électrique. Quant à la lettre R, elle correspond à la résistance qui est opposée au flux de courant et elle s'exprime en ohms. On utilise aussi le symbole grec omega : Ω. Il est essentiel de bien comprendre comment utiliser ces principes pour pouvoir diagnostiquer les problèmes d’un cir- cuit électrique. La loi d’Ohm peut être enseignée en employant plusieurs méthodes différentes. Certaines font appel à des calculs mathématiques étendus pour «valider» le système. Pour les besoins de ce manuel, nous allons garder ce module aussi simple que possible. L’enseignant pourra fournir à ses étudiants des notions sup- plémentaires si nécessaire pour bien utiliser la loi d'Ohm dans les activités d'apprentissage sur les principes de base en électricité. Plusieurs enseignants estiment aujourd’hui que l’utilisation de la chute de tension pour expliquer la loi d’Ohm aux étudiants permet une meilleure compréhension que l’emploi de formules mathématiques. Il s’agit d’un choix personnel pour chacun d’entre eux. Les relations Analysons cet énoncé qui explique la loi d'Ohm : Il faut un volt de pression électrique pour pousser un ampère d'élec- trons à travers un ohm de résistance. La tension et la résistance sont les principaux facteurs de la présence du courant. L'intensité ne peut pas se créer en lui- même, car il est le résultat des changements de tension ou de résistance. En pensant au boyau, si la pression est d'une certaine manière augmentée, la quantité d’eau qui s'écoule du boyau augmente par le fait même. S’il y a une torsion ou consulab.com info@consulab.com 13 97-CL-1919-06 La loi d’Ohm une obstruction dans le conduit, il y aura moins d'eau qui s'écoulera. L'augmentation du débit d'eau correspond à une hausse du courant ou d’intensité lorsque la tension ou la pression s'accroît. Le courant électrique correspond au flux d’électrons résultant de la quantité de tension et de résistance dans un circuit. Nous pouvons établir certaines règles qui expliquent les rendements du circuit électrique : • Si la tension ou la pression augmente et que la résistance reste la même, l'intensité ou le débit augmente propor- tionnellement. En effet, il y a une plus grande quantité de «poussée» d'électrons à travers la même résistance, ce qui se traduit par un flux électrique plus important. • Si la tension diminue et que la résistance reste la même, l'intensité diminue également. Une pression moins grande réduit le flux d'électrons, car il y a moins de «poussée» qui force leur déplacement. • Si la résistance en ohms augmente et que la tension en volts reste la même, le courant en ampères diminue. Si nous augmentons la restriction dans le débit, il diminuera. Lorsque nous tordons un peu le boyau d'eau, que se produit-il ? Il y a forcément moins d'eau qui sort. • Si la résistance diminue et que la tension reste la même, le courant augmente. Si nous abaissons la résistance, cela entraîne un débit plus important. L'augmentation du diamètre du boyau entraînerait un débit d'eau plus grand. • Si la résistance et la tension augmentent, le courant s'accroît aussi. • Si la résistance et la tension sont réduites, le courant diminue proportionnellement. Utiliser la loi d'Ohm pour comprendre le comportement du circuit Tout technicien diagnostiquant des problèmes de circuit électrique doit comprendre les concepts de la loi d'Ohm. Il doit être capable de les appliquer lorsqu'il observe un circuit se comportant anormalement afin de déterminer la source du problème. Par exemple, supposons qu'un des phares d'un véhicule fonctionne mal lorsqu'il est allumé. Un phare faible indique que le courant du circuit est inférieur à la valeur prévue. Quelle est la cause de cette réduction d’intensité ? En pensant à la loi d’Ohm, une augmentation de la résistance ou une réduction de la tension provoque cette condition. Si la tension de fonctionnement du véhicule reste inchangée, le problème est probablement causé par l'augmentation de la résistance quelque part dans le circuit. Cette augmentation de résistance non désirée peut se situer du côté alimen- tation (positif) ou du côté masse (négatif) du circuit. Le technicien doit ensuite tester le circuit pour trouver la résistance indésirable. La corrosion, la rouille, des bornes électriques sales et des fils corrodés peuvent souvent constituer des sources qui augmentent inutilement la résistance dans les circuits des phares. Avec la loi d’Ohm si deux des trois valeurs de circuit (volts, ampères ou ohms) sont connues, nous pouvons calculer la troisième valeur inconnue. Il existe des formules qui aident à calculer cette valeur. Pour les besoins de ce manuel, nous utiliserons les unités de mesure suivantes : Ohms = R, ampères = A et tension = V. Pour calculer la résistance du circuit en ohms : R = V ⁄ A Pour calculer le courant en ampères : A = V ⁄ R R V A Pour calculer la tension en volts : V = A × R Nous pouvons utiliser une méthode plus simple pour se souvenir des formules ci-dessus. Il s'agit de les visualiser dans un cercle comme illustré ci-contre. Il faut simplement placer un doigt sur la valeur à trouver et effectuer le calcul à partir de l'opération des autres valeurs restantes. Par exemple, si nous souhaitons calculer la résistance, il faut placer un doigt sur R et diviser V, la tension par A, le courant. Ce calcul permet de déterminer la valeur résistive en ohms. consulab.com info@consulab.com 14 97-CL-1919-06 La loi d’Ohm Par exemple : Si le moteur de la soufflante du véhicule a une résistance de 2 Ω, combien d'ampères seront consommés lors de son fonctionnement à vitesse élevée avec une tension de 14,5 V? Réponse : 7,25 A 14,5 V ⁄ 2 Ω = 7,25 A. Ces dernières années, plusieurs enseignants ne veulent plus utiliser des formules mathématiques complexes pour expli- quer la loi d’Ohm aux étudiants. Ils préfèrent démontrer et mesurer la chute de tension présente à chaque résistance. Les mesures de chute de tension ont tendance à donner aux étudiants une meilleure connaissance des comportements du circuit électrique. Les principes de base et les activités d'apprentissage relatifs à la CHUTE DE TENSION seront traités dans les sections à venir. Le circuit électrique Qu'est-ce qu'un circuit électrique ? Un circuit électrique automobile usuel contient les éléments suivants : • Une source d'alimentation (généralement la batterie); • Certains types de protection contre les surintensités (fusible, disjoncteur ou fil fusible); • Un certain type de commutateur qui doit être commandé lorsque le circuit est activé (le commutateur peut être sur le côté positif ou masse du circuit). • Un certain type de résistance qui a une fonction utile dans le circuit (ampoule, moteur, avertisseur sonore, etc.). Cette résistance est communément appelée CHARGE. • Des fils positifs qui permettent au courant de circuler de la batterie vers la résistance. • Des fils de masse qui permettent au courant de retourner à la batterie à partir de la résistance. Les types de circuits dans les systèmes électriques automobiles L'automobile moderne est assemblée avec trois types de circuits électriques de base. Il s'agit de : 1. Circuit en série; 2. Circuit parallèle; 3. Circuit combiné série-parallèle. Il est important que le technicien différencie les trois types de circuits et comprenne la façon dont les volts, les ampères et les ohms se comportent dans chaque circuit. La compréhension de ces circuits est ESSENTIELLE pour lui afin de diagnostiquer et réparer correctement les circuits électriques des véhicules d'aujourd'hui avec toute la complexité des systèmes. Demander à l’enseignant les documents du test 6. consulab.com info@consulab.com 15 97-CL-1919-06 SA-4 — Circuits en série SA-4 — Circuits en série SA-4 — Explication du circuit Un circuit en série se définit comme un chemin individuel où l'électricité peut y circuler. Le circuit comporte des fils positifs et négatifs connectés entre la source de tension et une résistance située dans le circuit. Il est important de se rappeler à propos d'un circuit en série qu'une coupure (circuit ouvert) se produisant n'importe où dans un circuit en série entraînera la désactivation ou le dysfonctionnement de tous ses composants. Un circuit en série peut avoir plus d'une résistance, mais normalement il en compte une seule. Les volts, les ampères et les ohms, ainsi que leurs interrelations, se comportent ou fonctionnent de manière prévisible dans un circuit en série. Lors des prochains exercices nous allons construire certains circuits en série sur l'ensemble CL-1919-06 pour apprendre correctement leur fonctionnement. Ce circuit est en série et ne possède qu'un seul chemin de circulation du courant. En outre, il possède une seule ré- sistance, soit l'ampoule L1. Le dispositif qui protège contre les surintensités est le fusible F1 et celui qui commande le circuit est l'interrupteur SW1. La mise hors ou sous tension de l'ampoule est assurée par SW1. La plupart des circuits utilisés dans un véhicule sont des circuits en série. 14,0 - 14,6 V F1 SW1 L1 MASSE SA-4 — Procédure S’assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l’aide de l’enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-4 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. A. S'assurer que l'ensemble CL-1919-06 est correctement mis en place et branché à une prise 120 V. B. Mettre l'interrupteur principal sous tension. La tension d'alimentation de l'ensemble devrait s'afficher à l'écran. Régler le bouton de réglage de la tension entre 14,0 et 14,6 volts. C. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes d'alimentation + rouge à gauche du panneau jusqu'à la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 jusqu'à la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 jusqu'à la borne A de l'ampoule L1. D. Brancher un fil NOIR à partir de l'emplacement suivant : A. La borne B de l'ampoule L1 jusqu'à l'une des bornes de masse noires de gauche; B. Tracez ensuite le circuit sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-4 CIRCUIT EN SÉRIE AVEC UNE RÉSIS- TANCE. Ce plan de câblage servira également pour l'activité SA-5. E. Faire valider par l'enseignant tous les raccordements du circuit. consulab.com info@consulab.com 16 97-CL-1919-06 SA-4 — Circuits en série SA-4 — Fonctionnement du circuit en série Avec un circuit en série, une coupure ou un «circuit ouvert» n'importe où dans le circuit, que ce soit du côté positif ou négatif , entraîne la panne de tous ses composants. Pour confirmer, effectuer les étapes suivantes avec l'ampoule L1 allumée : 6. Débrancher temporairement l'une des extrémités de l'un des fils rouges (positifs). Décrire le rendement du circuit sur la feuille des résultats; 7. Débrancher temporairement l'une des extrémités du fil noir (négatif ou masse). Décrire le rendement du circuit sur la feuille des résultats. SA-4 — Circuits en série - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 1. Décrire le rendement du circuit : 2. Décrire le rendement du circuit : Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 17 97-CL-1919-06 SA-5 — Circuits en série avec une résistance SA-5 — Circuits en série avec une résistance SA-5 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-5 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Commencer avec le circuit mis hors tension. 2. Débrancher l'un des fils rouges de l'activité SA-4 et installer les fils rouge et noir du multimètre, en mode ampèremètre, aux bornes où le fil rouge a été retiré. Cela met l'ampèremètre en série avec le circuit. S'assurer que le multimètre a été réglé pour lire le courant. 3. Mettre le circuit sous tension en actionnant l'interrupteur SW1 et lire le courant de l'ampoule L1. Inscrire cette lec- ture sur la feuille des résultats SA-5. 4. Mettre hors tension l'interrupteur SW1. 5. Débrancher les fils du multimètre. 6. Raccorder le multimètre pour mesurer correctement le courant du côté masse du circuit. La connexion du multi- mètre numérique à l'une des extrémités du fil noir est correcte. 7. Mettre SW1 sous tension et mesurer l'intensité du côté masse. Inscrire cette lecture sur la feuille des résultats SA-5. 8. Mettre hors tension l'interrupteur SW1 et débrancher les fils du multimètre. Rebrancher le fil rouge qui avait été enlevé pour que le circuit fonctionne correctement. CONCLUSIONS: Le courant dans un circuit en série est le même pour tous les composants qui y sont connectés. Ceci est dû au fait qu'il n'y a qu'un seul chemin par lequel il peut circuler. 9. Configurer le multimètre en mode voltmètre pour mesurer la tension du circuit. 10. Mettre sous tension l'interrupteur SW1. 11. Mesurer la tension entre l'une des quatre bornes rouges et l'une des quatre bornes de masse à gauche du panneau. Inscrire cette lecture à l'étape 13 de la feuille des résultats SA-5. 12. Mesurer maintenant la tension au niveau de l'ampoule L1 entre ses bornes positive et négative et la noter sur la feuille des résultats. CONCLUSIONS: Dans un circuit en série ayant une seule résistance, toute la tension d'alimentation (batterie) est disponible pour cette résistance. consulab.com info@consulab.com 18 97-CL-1919-06 SA-5 — Circuits en série avec une résistance SA-5 — Calcul de la résistance à l'aide de la loi d'ohm La valeur résistive des ampoules peut être mesurée dans le circuit avec le courant qui ne circule pas dans l'ampoule à l'état statique et la quantité de courant qui circule lorsque l'ampoule est allumée à l'état dynamique, peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm. Les valeurs résistives des ampoules, statiques ou dynamiques, ne seront pas les mêmes car la résistance interne de l'ampoule augmente avec la chaleur produite lors de l'éclairage. Déterminons les résistances sta- tique et dynamique de l'ampoule L1. 13. Désactiver SW1. 14. Configurer le multimètre en mode ohmmètre pour mesurer la résistance. 15. Le circuit étant hors tension, mesurer la résistance de L1 et l'inscrire sur la feuille des résultats. REMARQUE : La résistance de l'ampoule L1 diminue lentement au fur et à mesure que l'ampoule refroidit. Attendre que l'ohmmètre se stabilise. 16. À l’aide de la loi d’Ohm, calculer la valeur résistive dynamique de l’ampoule L1 et et l'inscrire sur la feuille des résul- tats. Pour calculer la résistance dynamique des ampoules à incandescence à l'aide de la loi d’Ohm, il faut diviser la tension d'alimentation par le courant des ampoules. La réponse donne la résistance dynamique calculée en ohms. 17. Pourquoi les résistances statique et dynamique des ampoules sont-elles différentes entre leur mise hors tension et leur mise sous tension ? Pour ce faire, le courant doit circuler dans l'ampoule L1 avec la même tension appliquée à celle-ci lors des étapes précédentes. Indiquer la réponse sur la feuille des résultats SA-5. consulab.com info@consulab.com 19 97-CL-1919-06 SA-5 — Circuits en série avec une résistance SA-5 — Circuits en série avec une résistance - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 3. A sur le côté positif. Exprimé comme suit : 7. A sur le côté négatif. Exprimé comme suit : 11. V entre la borne positive et la borne de masse. Exprimé comme suit : 12. V entre les bornes positive et négative de L1. Exprimé comme suit : 15. Ω (résistance statique de L1 hors tension). Exprimé comme suit : 16. Ω (résistance dynamique de L1 sous tension). Exprimé comme suit : 17. Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 20 97-CL-1919-06 SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances SA-6 — Explication du circuit Nous savons déjà que le courant d'un circuit en série ne peut circuler que par un seul chemin. Cependant, le circuit peut contenir plus d'une résistance. Le fait d'avoir deux résistances ou plus affectera le fonctionnement de tous les composants du circuit. De nombreux problèmes de circuit sont causés par la présence de résistances «indésirables» dans un circuit conçu pour n'avoir qu'une seule résistance. Dans le cas des ampoules, une ré- sistance non désirée fera fonctionner l'ampoule avec moins de luminosité que prévu, ce qui se traduit par le fonctionne- ment d'un ampoule «faible». REMARQUE - Ce schéma montre des symboles d'ampoule, mais chacun représente une résistance dans le circuit en série et pourrait aussi être des symboles de résistance. F1 SW1 R1 L1 MASSE 14,0 - 14,6 V SA-6 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-6 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Commencer par déconnecter tous les fils de raccordement de l'ensemble. 2. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes rouges de gauche jusqu'à la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 jusqu'à la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 jusqu'à la borne K de la résistance R1; D. La borne J de R1 jusqu'à la borne A de l'ampoule L1. 3. Brancher un fil NOIR à partir de l'emplacement suivant : A. La borne B de l'ampoule L1 jusqu'à l'une des quatre bornes de masse à gauche du panneau avant. 4. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-6 CIRCUIT EN SÉRIE AVEC 2 RÉSISTANCES. 5. Mettre sous tension l'interrupteur SW1 et observer le fonctionnement de l'ampoule L1. Décrire le rendement du circuit sur la feuille des résultats. 6. Mesurer la tension présente aux bornes A et B de l'ampoule L1. La plupart des techniciens décrivent cette tension comme une chute de tension au niveau de l'ampoule. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. consulab.com info@consulab.com 21 97-CL-1919-06 SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances 7. Mesurer la tension présente aux bornes J et K de la résistance R1. Selon ces mêmes techniciens, cette tension est définie comme une chute de tension au niveau de la résistance. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 8. Mesurer la tension présente entre l'une des quatre bornes positives rouges et l'une des quatre bornes de masse. Les techniciens décrivent cette valeur comme une chute de tension totale du circuit. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 9. Additionner les valeurs inscrites aux étapes 6 et 7 et noter la réponse sur la feuille des résultats. CONCLUSIONS: Il y a deux résistances dans ce circuit en série. L'une correspond à l'ampoule L1 et l'autre à la résistance R1. Étant donné qu'il n'y a qu'un seul chemin par où passer, le courant doit traverser la résistance R1 et l'ampoule L1 avant de se rendre à la masse. Comme il faut une partie du courant total disponible pour pousser les électrons à travers la résistance, il y en aura moins pour faire fonctionner l'ampoule. C'est la raison pour laquelle l'ampoule éclaire faiblement. Comme la tension constitue la pression électrique qui pousse les électrons à travers les résistances, une certaine quantité de tension force les électrons à traverser la résistance et l'ampoule. La tension utilisée est déterminée par la valeur de chaque résistance. Les résistances plus élevées nécessitent plus de tension pour faire circuler les électrons dans leur circuit. 10. Mesurer le courant qui passe dans le circuit en installant le multimètre en mode ampèremètre. Il peut être branché n'importe où dans le circuit pour mesurer l'intensité car il s'agit d'un circuit en série. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats SA-6. 11. À l’aide de la loi d’Ohm, calculer les valeurs résistives de R1 et de L1 dans ce circuit. Il faut se rappeler que celle de l’ampoule est basée sur sa température et sera donc différente en éclairant faiblement qu’en fonctionnant à plein éclat. A. Valeur de la résistance R1 calculée à l'aide de la loi d'Ohm. B. Valeur de la résistance dynamique de l’ampoule L1 calculée à l’aide de la loi d’Ohm. 12. Mettre le circuit hors tension et, à l'aide du multimètre en mode ohmmètre, mesurer la valeur résistive de R1 et la noter sur la feuille des résultats. Ne pas oublier de modifier le mode du multimètre pour obtenir des ohms au lieu des ampères. 13. Les valeurs calculées de R1 à l'étape 11 et celle de R1 à l'étape 12 doivent être très proches. Sont-elles égales ? Oui ou non. Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. Si ce n'est pas le cas, réviser les étapes précédentes pour trouver l'erreur. SA-6 — Variation des composants de résistance Dans la première partie de cette activité, étant donné que la résistance était située sur le côté positif du circuit, l'am- poule éclairait plus faiblement que la normale. Maintenant, nous allons installer la résistance sur le côté négatif, soit la masse, et évaluer le rendement du circuit. 14. Commencer par débrancher tous les fils raccordés sur le panneau avant. 15. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes + rouges de gauche jusqu'à la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 jusqu'à la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 jusqu'à la borne A de l'ampoule L1. consulab.com info@consulab.com 22 97-CL-1919-06 SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances 16. Brancher des fils NOIRS à partir des composants suivants : A. La borne B de l'ampoule L1 jusqu'à la borne J de la résistance R1; B. La borne K de la résistance R1 jusqu'à l'une des quatre bornes noires de gauche. 17. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-6 VARIATION DES COMPOSANTS DE RÉSISTANCE. 18. Avant de mettre l'ensemble sous tension, prédire le rendement du circuit avec la résistance située sur son côté masse et inscrire la réponse sur la feuille des résultats SA-6. 19. Allumer le CL-1919-06 et évaluer le rendement du circuit. inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 20. À l'aide du multimètre en mode ampèremètre, mesurer l'intensité totale du circuit n'importe où dans le circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 21. En utilisant le mode voltmètre pour mesurer la tension, relever la chute de tension au niveau de l'ampoule L1 et l'inscrire sur la feuille des résultats. 22. En utilisant le voltmètre, mesurer la chute de tension au niveau de la résistance R1. Noter la lecture en volts. CONCLUSION: Dans un circuit en série, l'ajout d'une autre résistance affecte le rendement de l'ensemble du circuit. Il peut y avoir des résistances indésirables sur les côtés positif ou négatif, ou même sur les deux, qui causeront des problèmes identiques au rendement du circuit. consulab.com info@consulab.com 23 97-CL-1919-06 SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances SA-6 — Circuits en série avec deux résistances - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 5. 6. V disponibles pour L1. Exprimé comme suit : 7. V disponibles pour R1. Exprimé comme suit : 8. V disponibles aux bornes + et −. Exprimé comme suit : 9. Chutes de tension additionnées de L1 et de R1. Exprimé comme suit : 10. A circulant dans le circuit. Exprimé comme suit : 11. A. ohms de R1. Exprimé comme suit : B. ohms de L1. Exprimé comme suit : 12. ohms de R1. Exprimé comme suit : 13. Oui ou non 18. Prédiction du rendement du circuit hors tension. 19. Description du rendement du circuit sous tension. 20. A du circuit total. Exprimé comme suit : 21. Chute de tension de L1. Exprimé comme suit : 22. Chute de tension de R1. Exprimé comme suit : Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 24 97-CL-1919-06 SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus SA-7 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-7 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Commencer par débrancher tous les fils raccordés aux bornes de l'ensemble. 2. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes d'alimentation + rouge de gauche à la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 à la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 à la borne M de la résistance R2; D. La borne L de R2 à la borne A de l'ampoule L1. 3. Brancher des fils NOIRS à partir des composants suivants : A. La borne B de l'ampoule L1 à la borne J de la résistance R1; B. La borne K de R1 à l'une des quatre bornes de masse noires de gauche. 4. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-7 CIRCUIT EN SÉRIE AVEC 2 RÉSISTANCES OU PLUS. 5. Prédire le rendement du circuit avant de mettre le système sous tension. Noter la prédiction sur la feuille des résul- tats SA-7. 6. Mettre l'ensemble sous tension et évaluer le rendement du circuit. Noter les détails sur la feuille des résultats. 7. À l'aide d'un multimètre en mode ampèremètre, mesurer l'intensité totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 8. À l'aide d'un multimètre en mode voltmètre, mesurer la chute de tension au niveau des composants suivants et noter les mesures sur la feuille des résultats : A. Résistance R2; B. Ampoule L1; C. Résistance R1. 9. Additionner les trois chutes de tension de l’étape 8 et noter la somme sur la feuille des résultats. Cette somme doit être presque égale à la tension source à environ 14,6 V (en fonction de ce que l'afficheur de l'ensemble indique com- me tension d'alimention). consulab.com info@consulab.com 25 97-CL-1919-06 SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus 10. Ne pas démonter ce circuit pour le moment car il sera nécessaire pour d'autres activités. CONCLUSIONS: Dans ce circuit, il y a trois résistances. L'une pour l'ampoule L1, l'autre pour la résistance R2 située sur le côté positif du circuit et la dernière pour R1 située sur le côté masse. Les trois sont connectées en série. Les «lois comportementales» des circuits en série sont les suivantes : A. Chaque résistance supplémentaire réduit l'intensité totale du circuit; B. L'intensité dans un circuit en série est le même dans chaque partie du circuit; C. La résistance totale du circuit est égale à la somme des résistances individuelles; D. Chaque résistance présente une chute de tension qui peut être mesurée; E. La somme de toutes les chutes de tension individuelles sera égale à la tension source. SA-7 — Application des concepts appris Comme un bon nombre des circuits utilisés dans les automobiles sont en série, il est important de comprendre les car- actéristiques de fonctionnement afin de pouvoir diagnostiquer et réparer correctement et efficacement les circuits en panne. Lors de l'évaluation d'un circuit en série présentant des problèmes, la plupart des techniciens utilisent le test de chute de tension pour pouvoir localiser la source de la résistance indésirable. La vérification des chutes de tension d'un point accessible à un autre du circuit permet de trouver l’origine du problème. Voici quelques conseils et suggestions pour le dépannage des circuits en série : • Si possible, mesurer la tension disponible pour le composant dans le circuit. Par exemple, mesurer la tension présente au niveau du moteur de soufflerie, d'un des phares, du moteur de vitre électrique, etc; • Si la tension est inférieure à la tension source que le composant sollicite au maximum pour son fonctionnement, il peut y avoir une résistance non désirée du côté positif ou du côté masse du circuit. • Les prochaines activités permettent à l'étudiant de déterminer si la résistance indésirable se situe dans les parties positive ou négative du circuit. L'activité SA-8 traite du test pour mesurer la tension disponible dans le circuit. consulab.com info@consulab.com 26 97-CL-1919-06 SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 5. Votre prédiction quant au circuit : 6. Le rendement actuel du circuit : 7. ampères du circuit. Exprimé comme suit : 8. A. Chute de tension à R2. Exprimé comme suit : B. Chute de tension à L1. Exprimé comme suit : C. Chute de tension à R1. Exprimé comme suit : 9. Chute de tension totale. Exprimé comme suit : Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 27 97-CL-1919-06 SA-8 — Test de tension disponible SA-8 — Test de tension disponible SA-8 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-8 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Utiliser le circuit en série SA-7 avec deux résistances ou plus (étapes 1 à 10) et effectuer un test de tension dis- ponible au niveau de l'ampoule L1. 2. Brancher le multimètre en mode voltmètre pour mesurer la tension aux bornes A et B de l'ampoule L1. Dans ce test, nous mesurons la tension qui se rend vers l'ampoule. Dans un circuit fonctionnant normalement, la tension dis- ponible doit être égale à celle de la source qui, dans ce cas, est d'environ 14,6 volts. Elle peut varier en fonction des composants de l'ensemble. 3. Allumer le CL-1919-06 et noter la tension disponible au niveau de l'ampoule. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 4. Un circuit normal devrait avoir une tension très proche de la tension d'alimentation de l'appareil (s'il est conçu pour fonctionner à une tension source maximale). Une tension disponible qui est inférieure indique qu’il y a une résistance non désirée du côté positif ou négatif du circuit. 5. Avec le voltmètre toujours connecté à l'ampoule L1 comme auparavant, utiliser des fils volants pour contourner temporairement les résistances du circuit en les branchant en reprise arrière sur les bornes J et K de la résistance R1 et sur les bornes L et M de la résistance R2. 6. Mesurer la tension disponible avec les deux fils installés et la noter sur la feuille des résultats. 7. Enlever ces fils des résistances R1 et R2. CONCLUSIONS : Avec les résistances installées sur les côtés positif et négatif du circuit, la tension disponible à l'am- poule L1 était beaucoup inférieure à la tension source. Dès que les résistances ont été contournées, la tension dis- ponible est revenue aux valeurs normales. Toute tension disponible inférieure à la tension source indique une résistance indésirable qui entraîne une chute de tension quelque part dans le circuit. La vérification de la tension disponible au niveau des composants de l'ensemble fonctionnant comme prévu dans le circuit (moteur, ampoule, etc.) constitue un bon moyen de trouver les résistances non désirées. La tension disponible au niveau des composants doit être très proche de la tension de source maximale pour pouvoir fonctionner normalement. AVERTISSEMENTS : S'assurer de mesurer la tension de la source avant d'effectuer ce test car une batterie partiellement déchargée pourrait donner une valeur inférieure à la normale. Essayer de maintenir la tension d’affichage de l’ensem- ble aussi proche que possible de 14,00 V. Il s’agit d’un réglage très sensible. Les tensions de source normales pour les véhicules qui ne sont pas en marche sont d'environ 12,6 volts et de 13,5 à 14,9 volts lorsqu'ils le sont. Après avoir terminé l'activité SA-8, remettre la feuille des résultats à l'enseignant et lui demander les documents du test 7 avant de passer à l'activité suivante. consulab.com info@consulab.com 28 97-CL-1919-06 SA-8 — Test de tension disponible SA-8 — Test de tension disponible - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 3. V à L1. Exprimé comme : 6. V à L1 avec résistances contournées. Exprimé comme suit : Après avoir terminé l’activité SA-8, remettre la feuille des résultats à l’enseignant et lui demander les documents du test 7 avant de passer à l’activité suivante. Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 29 97-CL-1919-06 SA-9 — Test de chute de tension positive SA-9 — Test de chute de tension positive CIRCUIT EN SÉRIE AVEC 2 RÉSISTANCES OU PLUS 14,0 - 14,6 V SW1F1 R2 L1 R1 MASSE SA-9 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-9 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Utiliser le circuit en série SA-7 avec 2 résistances ou plus (étapes 1 à 10) et effectuer un test de chute de tension du côté positif du circuit. 2. À l'aide du multimètre en mode voltmètre, mesurer la chute de tension entre la borne A de l'ampoule L1 et l'une des quatre bornes ROUGES de gauche. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 3. Quelle doit être la valeur de chute de tension si le côté positif du circuit fonctionne normalement sans anomalie ? Répondre sur la feuille des résultats. 4. Comment interpréter la mesure qui vient d'être mesurée ? Répondre sur la feuille des résultats. 5. À l'aide d'un fil volant rouge, relier temporairement en reprise arrière la borne L à la borne M de la résistance R2. Cette connexion permet en effet de contourner et d'enlever la résistance du circuit. 6. Une fois le fil rouge installé, mesurer la chute de tension du circuit positif comme à l'étape 2. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. CONCLUSIONS: Une fois dérivée à l'aide d'un fil volant, la résistance R2 située dans la moitié positive du circuit n'a plus d'effet. La chute de tension devrait baisser à presque zéro volt, ce qui indique que la moitié positive du circuit fonctionne normalement. Toute tension supérieure à zéro laisse croire qu'il y a une résistance non désirée dans le circuit. Les tests de chute de tension et de tension disponible dans les côtés positif et négatif du circuit au niveau d'un composant com- mandé sont très pratiques pour déterminer l'emplacement des problèmes dus à une résistance indésirable. consulab.com info@consulab.com 30 97-CL-1919-06 SA-9 — Test de chute de tension positive SA-9 — Test de chute de tension positive - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 2. V à la borne + de L1. Exprimé comme suit : 3. 4. 6. V à la borne + de L1 avec résistance contournée. Exprimé comme suit : Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 31 97-CL-1919-06 SA-10 — Test de chute de tension du côté masse SA-10 — Test de chute de tension du côté masse SA-10 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-10 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Désactiver l'interrupteur SW1 et enlever les raccordements du multimètre. 2. Retirer le fil rouge entre la borne A de l'ampoule L1 et la borne L de la résistance R2. 3. Retirer le bout du fil rouge qui était connecté à la borne M de la résistance R2 et le brancher à la borne A de l'am- poule L1. Il ne doit plus y avoir de résistance du côté positif de ce circuit. 4. Mettre SW1 sous tension et décrire sommairement le rendement du circuit sur la feuille des résultats. 5. Effectuer un test de chute de tension du circuit de masse en connectant le fil rouge du multimètre en mode volt- mètre à la borne B de l'ampoule L1 et son fil noir à la même borne noire que celle utilisée pour la masse du circuit. Noter la lecture sur la feuille des résultats. 6. Mettre l'interrupteur SW1 hors tension. 7. Évaluer la valeur de chute de tension qui a été mesurée à l'étape 5. Qu'est-ce que cette réduction de tension veut dire ? Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. Identification de l'emplacement exact de la résistance indésirable 8. Brancher le fil rouge du voltmètre sur la borne B de l'ampoule L1 et le fil noir du voltmètre sur la borne J de la ré- sistance R1. Nous mesurons ici la chute de tension au niveau du fil noir de la masse entre l'ampoule et la résistance. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 9. Brancher maintenant le fil noir du voltmètre sur la borne de la résistance R1 qui est connectée à la masse du circuit et le fil rouge sur la borne K de R1. Nous mesurons alors la chute de tension au niveau du fil noir entre la résistance et la masse du système. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. Retirer le multimètre du circuit. 10. Évaluer les lectures de tension des étapes 8 et 9. Utiliser la feuille des résultats pour répondre. Retirer le multimètre du circuit. 11. Mesurer la chute de tension sur la résistance R1 (fil rouge du voltmètre à la borne J de la résistance R1 et fil rouge du voltmètre à la borne K de la résistance R1). Noter la réponse sur la feuille des résultats. Retirer le multimètre du circuit. 12. Le test de chute de tension à trois endroits différents du circuit de masse est maintenant terminé. Une fois bien comprises, ces lectures permettent de localiser précisément l'emplacement de la résistance indésir- able. 13. Quel était l'emplacement de la résistance indésirable dans le circuit de masse ? Noter la réponse sur la feuille des résultats. consulab.com info@consulab.com 32 97-CL-1919-06 SA-10 — Test de chute de tension du côté masse 14. Retirer l'extrémité du fil noir connecté à la borne K de la résistance R1 et la brancher en reprise arrière sur la borne J. 15. Brancher le fil rouge du voltmètre à la borne B de l'ampoule L1 et le fil noir à la masse utilisée pour le circuit. Mesurer la chute de tension totale du circuit de masse et l'inscrire sur la feuille des résultats. 16. Il est maintenant possible d'utiliser le test de chute de tension pour localiser la résistance indésirable dans les cir- cuits positif et negatif. 17. Mettre SW1 hors tension et retirer tous les fils du panneau avant. Remettre la feuille des résultats à l'enseignant pour les corrections. CONCLUSIONS: Avec l'installation d'un fil de dérivation, la résistance R1 située dans la moitié masse du circuit est con- tournée et enlevée du circuit. La chute de tension tombe normalement à presque zéro, indiquant que la partie négative du circuit est opérationnelle comme il est prévu de l’être. Toute tension supérieure à zéro indique une résistance non désirée dans le circuit de masse. Après avoir terminé l'activité SA-10, remettre la feuille des résultats à l'enseignant et lui demander les documents du test 8 avant de passer à l'exercice suivant. consulab.com info@consulab.com 33 97-CL-1919-06 SA-10 — Test de chute de tension du côté masse SA-10 — Test de chute de tension du côté masse - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 4. 5. Chute de tension du circuit de masse. Exprimé comme suit : 7. 8. Chute de tension d'un fil noir. Exprimé comme suit : 9. Chute de tension d'un fil noir. Exprimé comme suit : 10. 11. Chute de tension de R1. Exprimé comme suit : 13. 15. Chute de tension du circuit de masse. Exprimé comme suit : Après avoir terminé l’activité SA-10, remettre la feuille des résultats à l’enseignant et lui demander les documents du test 8 avant de passer à l’exercice suivant. Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 34 97-CL-1919-06 SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus SA-11 — Explication des circuits parallèles Un circuit parallèle se définit comme un circuit avec deux résistances ou plus connectées à une source de tension, de telle sorte que chacune reçoive une tension maximale et égale è celle de la source ainsi qu'une masse. Dans un circuit en parallèle avec deux résistances, il existe deux chemins par où le courant peut passer. Une coupure dans l'un des chemins permet toujours à l'autre résistance de fonctionner. Dans un circuit en parallèle, le courant est «ramifié» ou divisé par branches de résistance. Les résistances individuelles peuvent partager le même circuit de masse ou d'ali- mentation, ou les deux. Un exemple courant de circuit parallèle est le circuit de phares doté d'un côté gauche et d'un côté droit. Le circuit est alimenté par un seul fil d'alimentation provenant du commutateur des phares, mais le circuit «se divise» pour alimenter chaque phare ou côté avec une tension maximale de 12 V. Les deux circuits de masse des phares sont individuels au niveau du feu, mais se combinent souvent à un point de masse commun. Avec un circuit parallèle, le phare gauche peut ne pas allumer ou être défectueux, mais le phare droit fonctionnera toujours. Une coupure dans une branche d'un circuit parallèle n'aura aucun effet sur les autres branches. 14,0 - 14,6 V SW1F1 MASSE CIRCUITS PARALLÈLES AVEC 2 RÉSISTANCES OU PLUS L1 L2 L3 LO Les volts, les ampères et les ohms ainsi que leurs interrelations se comportent ou se calculent de manière prévisible dans un circuit parallèle. Les exercices suivants suggèrent la construction de circuits parallèles sur l'ensemble CL-1919- 06 pour que l'étudiant approfondisse leurs principes de fonctionnement. SA-11 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-11 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. S'assurer que le formateur CL-1919-06 est correctement mis en place et branché à une prise 120 V. 2. Mettre l'interrupteur principal sous tension. L'afficheur devrait donner une tension. Tourner le bouton de réglage de la tension entre 14,0 et 14,6 volts. 3. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes d'alimentation + rouges de gauche à la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 à la borne O de l'interrupteur SW1; consulab.com info@consulab.com 35 97-CL-1919-06 SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus C. La borne I de SW1 à la borne A de l'ampoule L1; D. La borne I de SW1 (en reprise arrière) à la borne C de l'ampoule L2. 4. Brancher des fils NOIRS à partir des composants suivants : A. La borne B de l'ampoule L1 à l'une des bornes de masse noires de gauche; B. La borne B de l'ampoule L1 (en reprise arrière) à la borne D de l'ampoule L2 REMARQUE : il s'agit d'un circuit de masse commun ou partagé pour les deux ampoules et d'une méthode très courante de construction de circuit dans les automobiles.) 5. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-11 CIRCUIT PARALLÈLE AVEC DEUX RÉSISTANCES OU PLUS. 6. Faire vérifier par l'enseignant les raccordement du circuit. 7. Mettre l'interrupteur SW1 sous tension. Les ampoules L1 et L2 doivent toutes deux être en pleine luminosité. Vérifier le bon fonctionnement du circuit. REMARQUE : Lors des activités précédentes sur les circuits en série, nous avons donné des instructions spécifiques concernant la mesure de la tension, de la résistance et du courant. Pour cet exercice, moins de détails sont donnés à l'étudiant. Si nécessaire, se rapporter aux premier module du manuel sur la configuration et l'utilisation du multi- mètre. 8. Mesurer l'intensité de l'ampoule L1 sur son côté positif. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 9. Mesurer l'intensité de l'ampoule L2 sur son côté positif. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 10. Mesurer maintenant le courant dans le circuit de masse des ampoules L1 et L2. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 11. Quelle conclusion pouvons-nous tirer sur le circuit de masse des ampoules ? Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 12. Avec le circuit sous tension, retirer temporairement une extrémité de chaque fil rouge relié aux bornes A et C des ampoules L1 et L2. Décrire ce qui se passe sur la feuille des résultats. Mettre SW1 hors tension. 13. À l'aide des mesures de courant et de tension des étapes précédentes, calculer la résistance dynamique des am- poules L1 et L2. Inscrire les lectures sur la feuille des résultats. 14. Comment pouvons-nous prédire l'intensité et la résistance totales du circuit si une autre ampoule y est ajoutée en parallèle ? Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 15. Ajouter l'ampoule DEL L3 à LO (basse intensité) en parallèle à ce circuit en connectant un autre fil rouge de la borne I de l'interrupteur SW1 à la borne LO de DEL L3. 16. Brancher un fil noir entre la borne COM de DEL L3 et l'une des quatre bornes de masse de gauche. 17. Mettre SW1 sous tension et vérifier que les trois ampoules allument à pleine luminosité. Si ce n'est pas le cas, reve- nir aux étapes précédentes et corriger le problème. 18. Mesurer maintenant le courant qui traverse la borne LO de l'ampoule DEL L3 et noter la lecture sur la feuille des résultats. 19. À l'aide du courant qui passe en DEL L3 LO et de la tension du système, calculer la résistance dynamique de l’am- poule à basse intensité (LO). Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 20. Mesurer le courant total du circuit et noter la réponse sur la feuille des résultats. consulab.com info@consulab.com 36 97-CL-1919-06 SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus 21. À l'aide des mesures précédentes, calculer la résistance dynamique totale de tout le circuit. Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 22. Décrire ce qui se passe avec un courant et une résistance de circuit parallèle lorsqu'il y a plus de résistance ajoutée au circuit. Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 23. Couper le circuit, éteindre l'ensemble CL-1919-06 et retirer tous les fils rouges et noirs du panneau avant. Remettre la feuille des résultats à l'enseignant pour les corrections. CONCLUSIONS: L'activité SA-11 a permis de confirmer que dans un circuit parallèle, chaque branche est connectée individuellement à la tension source et est «indépendante» des autres. Dans les circuits parallèles, plus on ajoute de branches, plus l'intensité totale du courant augmente. Cependant, le courant dans chaque branche est déterminé par la quantité de résistance qui s'y trouve. Ainsi, plus on ajoute des résistances aux circuits parallèles, plus la valeur résistive totale du circuit comprenant toutes les branches diminue. Cela est dû au fait qu’il y a plus de courant qui circule lorsque des branches sont ajoutées. Compte tenu de la loi d’Ohm, la seule façon d’obtenir plus de courant est de diminuer la résistance ou d’augmenter la tension. Dans cet exercice, la tension est constante, de sorte que la résistance diminue à mesure que davantage de branches parallèles sont ajoutées. consulab.com info@consulab.com 37 97-CL-1919-06 SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus SA-11— Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 8. Ae de L1 sur la moitié positive. Exprimé comme suit : 9. A de L2 sur la moitié positive. Exprimé comme suit : 10. A de L1 et L2 sur la moitié de la masse. Exprimé comme suit : 11. 12. 13. A. ohms dynamiques de L1. Exprimé comme suit : B. ohms dynamiques de L2. Exprimé comme suit : 14. 18. A de L3 LO. Exprimé comme suit : 19. ohms dynamiques de L3 LO. Exprimé comme suit : 20. Intensité du circuit total (L1, L2 et L3 LO). Exprimé comme suit : 21. ohms dynamiques de L1, L2 et L3 LO. Exprimé comme suit : 22. Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 38 97-CL-1919-06 SA-12 — Comportement des circuits parallèles SA-12 — Comportement des circuits parallèles SA-12 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-12 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Commencer par retirer tous les fils rouges et noirs du panneau avant. 2. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes positives rouges de gauche vers la borne gauche du fusible F1; B. La borne droite du fusible F1 vers la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 vers la borne gauche du bouton poussoir PB-1; D. La borne droite de PB-1 vers la borne + du moteur M1; E. La borne I de SW1 (en reprise arrière) vers la borne A de l'ampoule L1; F. La borne I de SW1 (en reprise arrière) vers la borne C de l'ampoule L2. 3. Brancher des fils NOIRS à partir des composants suivants : A. La borne B de l'ampoule L1 vers l'une des quatre bornes de masse de gauche; B. La borne D de l'ampoule L2 vers l'une des quatre bornes de masse; C. La borne – du moteur M1 vers l'une des quatre bornes de masse. 4. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-12 COMPORTEMENT DES CIRCUITS PAR- ALLÈLES. Explication du circuit: Les ampoules L1 et L2 ainsi que le moteur M1 sont tous connectés en parallèle. Chaque composant est alimenté par le circuit B+ par l'entremise du fusible F1. Toutefois, l'interrupteur SW1 commande L1 et L2, mais pas M1. Le moteur est commuté par le bouton poussoir PB1. Toutefois, pour que M1 puisse fonctionner, SW1 doit être mis sous tension. Voilà un bon exemple de circuits parallèles couramment utilisés dans les véhicules. De nombreux dispositifs peuvent être protégés par un seul fusible, mais ils peuvent être commutés de différentes manières. Ainsi, dans ce circuit, les ampoules L1, L2 et le moteur M1 sont tous connectés en parallèle, même s'ils sont reliés chacun à leur propre circuit de masse. Si le fusible F1 devait griller, les trois dispositifs ne fonctionneraient plus. Néanmoins, s'il y avait un problème dans un seul des trois circuits de masse, seul le dispositif avec la masse défectueuse ne fonctionnerait pas normalement, contraire- ment aux autres. Il est important de bien comprendre ce circuit avant de continuer. 5. Activer l'interrupteur SW1 et vérifier que les ampoules L1 et L2 fonctionnent à pleine luminosité. 6. Avec SW1 sous tension, appuyer sur le bouton poussoir PB1 et confirmer que le moteur M1 commence à tourner. consulab.com info@consulab.com 39 97-CL-1919-06 SA-12 — Comportement des circuits parallèles 7. Si l'une des trois branches parallèles ne fonctionne pas correctement, vérifier les raccordements et corriger le prob- lème. 8. Mesurer avec précision le courant total du circuit et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. Mettre SW1 hors tension. 9. Mesurer la valeur de la résistance R1 et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 10. Étudier le circuit et faire une prédiction sur son comportement lorsque la résistance R1 est installée dans le côté alimentation du circuit. Noter la réponse sur la feuille des résultats. 11. Retirer le fil rouge de la borne O de l'interrupteur SW1 et le brancher à la borne J de la résistance R1. 12. Installer un fil rouge entre la borne K de R1 et la borne O de SW1. REMARQUE : La résistance R1 vient d'être insérée en série avec le circuit d'alimentation positive des ampoules L1, L2 et du moteur M1. 13. Mettre SW1 sous tension et appuyer sur PB1. Décrire ensuite le rendement du circuit sur la feuille des résultats. 14. Mesurer le courant total du circuit et inscrire la mesure sur la feuille des résultats. 15. En se basant sur les mesures de courant prises aux étapes 8 et 14, décrire le comportement du circuit. Utiliser la feuille des résultats pour répondre. 16. Mettre SW1 hors tension. 17. Mesurer la valeur résistive de R2 et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 18. Déplacer le fil rouge de la borne J de la résistance R1 vers la borne L de la résistance R2. 19. Déplacer le fil rouge de la borne K de la résistance R1 vers la borne M de la résistance R2. 20. Prédire le comportement du circuit avec R2 connectée en série avec le circuit d'alimentation positive. Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 21. Mettre SW1 sous tension et décrire le comportement du circuit. Utiliser la feuille des résultats pour répondre. 22. Mesurer le courant total du circuit et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 23. Désactiver l'interrupteur SW1. 24. Mesurer la valeur résistive de R4 et l’inscrire sur la feuille des résultats. 25. Prédire le comportement du circuit avec R4 connectée en série avec le circuit d'alimentation positive. Inscrire la prédiction sur la feuille des résultats. 26. Mettre SW1 sous tension et décrire le comportement du circuit. Utiliser la feuille des résultats pour répondre. 27. Mesurer le courant total du circuit et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 28. Désactiver l'interrupteur SW1. 29. Mesurer la valeur résistive de R5 et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 30. Prédire le comportement du circuit avec R5 connectée en série avec le circuit d'alimentation positive. Inscrire la prédiction sur la feuille des résultats. 31. Mettre SW1 sous tension et décrire le comportement du circuit. Utiliser la feuille des résultats pour répondre. 32. Mesurer le courant total du circuit et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 33. Désactiver l'interrupteur SW1. 34. Inscrire les courants totaux dans chaque circuit de résistance aux lignes prévues sur la feuille des résultats. 35. Quelle conclusion pouvons-nous tirer en ce qui concerne la résistance dans ce circuit ? Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. consulab.com info@consulab.com 40 97-CL-1919-06 SA-12 — Comportement des circuits parallèles 36. Retirer toutes les résistances du côté positif du circuit et revenir au circuit construit comme il était à l'étape 2. Vérifi- er si le circuit fonctionne normalement. Mettre l'interrupteur SW1 hors tension. 37. Insérer la résistance R1 dans le circuit de masse de l'ampoule L2 en retirant l'extrémité du fil noir connecté au borni- er de masse de gauche et en le connectant à la borne J de R1. Brancher un autre fil noir entre la borne K de R1 et le bornier de masse. Prévoir ce qui se passe lorsque SW1 est activé. Inscrire la prédiction sur la feuille des résultats. 38. Mettre SW1 sous tension et décrire le comportement du circuit en utilisant la feuille des résultats. 39. Mesurer l'intensité du courant dans le circuit de l'ampoule L2. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 40. Dériver temporairement la résistance R1 en branchant un fil volant noir à ses bornes J et K. 41. Mesurer le courant dans le circuit de l'ampoule L2 avec R1 contournée ou dérivée. Enlever le fil volant noir. REMARQUE : Cette exercice démontre que dans les circuits parallèles, les résistances indésirables peuvent se trouver à un endroit du circuit qui affecte tous ses composants ou bien se trouver dans une seule branche du circuit parallèle, ce qui n'affectera pas uniquement ce qui est inséré dans cette branche. 42. Mesurer la chute de tension au niveau de l'ampoule L2. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. 43. Mesurer la chute de tension au niveau du circuit de masse de L2. Inscrire la lecture sur la feuille des résultats. REMARQUE : Cet exercice illustre comment localiser les résistances indésirables dans les circuits en série ou en parallèle. Le test de chute de tension pour chaque connexion doit donner environ zéro volt s'il est fait n'importe où dans les circuits positif ou de masse. La chute de tension totale au niveau de l'ampoule L2 sans résistance doit être proche de la tension source. Il est important de bien comprendre ici comment utiliser le test de chute de tension pour localiser les résistances indésirables. 44. Répéter les étapes 36 à 40 avec la résistance R5 dans le circuit et inscrire les réponses sur la feuille des résultats. Il n'est pas nécessaire de noter des prédictions, mais l'enseignant devrait en discuter en classe. 45. Couper l'interrupteur SW1, retirer tous les raccordements du panneau avant et remettre la feuille des résultats à l'enseignant. consulab.com info@consulab.com 41 97-CL-1919-06 SA-12 — Comportement des circuits parallèles SA-12 — Comportement des circuits parallèles - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 8. A pour l'intensité totale du circuit parallèle. Exprimé comme suit : 9. ohms pour R1. Exprimé comme suit : 10. Prédiction : 13. Description du circuit : 14. A pour l'intensité totale du circuit avec R1. Exprimé comme suit : 15. Prédiction : 17. ohms pour R2. Exprimé comme suit : 20. Prédiction : 21. Description du circuit : 22. A pour l'intensité totale du circuit avec R2. Exprimé comme suit : 24. ohms pour R4. Exprimé comme suit : 25. Prédiction : 26. Description du circuit : 27. A pour l'intensité totale du circuit avec R4. Exprimé comme suit : 29. ohms pour R5. Exprimé comme suit : 30. Prédiction : consulab.com info@consulab.com 42 97-CL-1919-06 SA-12 — Comportement des circuits parallèles 31. Description du circuit : 32. A pour l'intensité totale du circuit avec R5. Exprimé comme suit : 34. A. A sans résistance. Exprimé comme suit : B. A avec R1. Exprimé comme suit : C. A avec R2. Exprimé comme suit : D. A avec R4. Exprimé comme suit : E. A avec R5. Exprimé comme suit : 35. Conclusion : 37. Prédiction : 38. Description du circuit : 39. A masse de L2 avec R1. Exprimé comme suit : 41. A masse de L2 avec R1 dérivée. Exprimé comme suit : 44. A. A masse de L2 avec R5. Exprimé comme suit : B. A masse de L2 avec R5 dérivée. Exprimée comme suit : Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 43 97-CL-1919-06 SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle LOI : Dans un CIRCUIT EN SÉRIE, la résistance totale du circuit est la somme de chaque résistance prise individuelle- ment. À mesure que nous ajoutons des résistances, la valeur résistive totale du circuit augmente tandis que le courant total diminue. LOI : Dans un CIRCUIT EN PARALLÈLE, la résistance totale du circuit est INFÉRIEURE à la résistance la plus faible. À mesure que nous ajoutons des résistances, la valeur résistive totale du circuit diminue tandis que le courant total augmente. SA-13 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-13 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. Aucun fil ne doit être connecté sur le panneau à ce stade. 2. À l'aide du multimètre en mode ohmmètre, mesurer les valeurs résistives de R1, R2, R3, R4 et R5. Inscrire les lec- tures sur la feuille des résultats. 3. Pour les étapes suivantes, nous utiliseront les résistances R3 et R4 qui ont des valeurs égales. En tenant compte des lois mentionnées ci-dessus sur le comportement des circuits en série et en parallèle, faisons quelques exercices pour vérifier ces lois. 4. L'interrupteur d'alimentation de l'ensemble doit être mis hors tension et le multimètre numérique allumé et réglé en mode ohmmètre pour mesurer la résistance. 5. Brancher un fil entre la borne O de la résistance R3 et la borne Q de la résistance R4. Cela laisse les bornes N et P disponibles. Les résistances R3 et R4 sont connectées en «série». 6. Brancher les fils de l'ohmmètre (en reprise arrière) aux bornes N de R3 et P de R4. Noter la lecture des résistances sur la feuille des résultats. CONCLUSIONS : Lorsque deux résistances sont connectées en série dans un circuit, la valeur résistive totale du circuit correspond à la somme des deux résistances ajoutées ensemble. 7. Retirer les fils utilisés précédemment ainsi que le multimètre numérique. 8. Brancher un fil entre la borne O de la résistance R3 et la borne Q de la résistance R4. 9. Brancher un autre fil entre la borne N de R3 et la borne P de R4. 10. Brancher les fils de l'ohmmètre aux bornes P et Q de R4 ou aux bornes N et O de R3. Noter la lecture des résistanc- es sur la feuille des résultats. consulab.com info@consulab.com 44 97-CL-1919-06 SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle CONCLUSIONS : Les résistances R3 et R4 sont connectées en parallèle. Puisque ces résistances sont identiques en val- eur (20 Ω), la résistance totale du circuit est alors égale à la moitié de la résistance ou (10 Ω). Si les résistances n'étaient pas de valeur égale, la résistance totale du circuit sera toujours inférieure à la résistance la plus basse. 11. Brancher maintenant les résistances R1, R2, R3, R4 et R5 dans les séquences ci-après, puis mesurer la valeur résis- tive totale du circuit pour chaque combinaison. Inscrire les lectures sur la feuille des résultats. Suivre attentivement chaque étape pour éviter les erreurs. 12. R1, R2 et R3 en parallèle. Mesurer la valeur résistive totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 13. R1, R2 et R3 en série. Mesurer la valeur résistive totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 14. R3, R4 et R5 en parallèle. Mesurer la valeur résistive totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 15. R1, R2, R3, R4 et R5 en série. Mesurer la valeur résistive totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 16. R1, R2, R3 et R4 en parallèle. Mesurer la valeur résistive totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. 17. R1, R2, R3, R4 et R5 en parallèle. Mesurer la valeur résistive totale du circuit et l'inscrire sur la feuille des résultats. CONCLUSIONS : L'ajout de résistances dans un circuit en parallèle entraîne la réduction de la valeur résistive totale et l'augmentation du courant total. L'ajout de résistances dans un circuit en série augmente la valeur résistive totale et, par conséquent, entraîne une réduction du courant total. Ces lois doivent être comprises et apprises par l’étudiant pour qu’il puisse les appliquer dans ses tâches. 18. Retirer tous les raccordements du panneau avant et mettre hors tension le multimètre. Remettre la feuille des résul- tats à l'enseignant pour l'évaluation. Après avoir terminé l'activité SA-13 et remis la feuille des résultats, demander à l'enseignant les documents du test 9 avant de passer à l'exercice suivant. consulab.com info@consulab.com 45 97-CL-1919-06 SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 2. R1 : ohms. Exprimé comme suit : R2 : ohms. Exprimé comme suit : R3 : ohms. Exprimé comme suit : R4 : ohms. Exprimé comme suit : R5 : ohms. Exprimé comme suit : 6. ohms pour le circuit en série. Exprimé comme suit : 10. ohms pour le circuit parallèle. Exprimé comme suit : 12. ohms pour le circuit parallèle. Exprimé comme suit : 13. ohms pour le circuit en série. Exprimé comme suit : 14. ohms pour le circuit parallèle. Exprimé comme suit : 15. ohms pour le circuit en série. Exprimé comme suit : 16. ohms pour le circuit parallèle. Exprimé comme suit : 17. ohms pour le circuit en série. Exprimé comme suit : Après avoir terminé l’activité SA-13 et remis la feuille des résultats, demander à l’enseignant les documents du test 9 avant de passer à l’exercice suivant. Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 46 97-CL-1919-06 SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle SA-14 — Explication des circuits mixtes en série et en parallèle Un circuit combinant des résistances connectées à la fois en série et en parallèle est un circuit mixte. Le circuit mixte est donc muni de branches disposées en série et d'autres en parallèle. Il n'est pas possible d'appliquer des règles de con- figuration fixes pour le comportement de chaque branche dans les circuits mixtes en série et en parallèle. Le circuit doit être «organisé» en parties et chacune doit être analysée séparément. Dans l'automobile, de nombreux circuits parallèles sont utilisés, mais certaines branches de ces circuits peuvent devenir mixtes en combinant des connexions en série et en parallèle si une résistance indésirable devient présente dans le circuit. Les activités d'apprentissage suivantes illus- trent très bien ce concept. Il est important de bien lire chaque étape de la procédure pour éviter toute confusion. 14,0 - 14,6 V F1 SW1 L1 L2 R2 MASSE SA-14 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-14 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. S'assurer que le CL-1919-06 est correctement mis en place et branché à une prise 120 V. 2. Mettre l'interrupteur principal sous tension. L'afficheur devrait donner une tension. Tourner le bouton de réglage de la tension entre 14,0 et 14,60 volts. 3. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes + de gauche vers la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 vers la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 vers la borne A de l'ampoule L1; D. La borne I de SW1 (en reprise arrière) vers la borne C de l'ampoule L2. 4. Brancher des fils NOIRS à partir des composants suivants : A. La borne B de l'ampoule L1 vers l'une des bornes de masse de gauche; B. La borne B de L1 (en reprise arrière) à la borne D de l'ampoule L2. REMARQUE : Il s'agit d'un chemin de masse commun ou «partagé» par les deux ampoules et constitue une méth- ode très couramment utilisée dans l'industrie automobile pour construire les circuits d'éclairage. consulab.com info@consulab.com 47 97-CL-1919-06 SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle 5. Mettre l'interrupteur SW1 en position de marche. Les ampoules L1 et L2 devraient maintenant allumer à pleine capacité. Ce circuit est en parallèle et les deux ampoules partagent leur circuit de masse commun et leur circuit d'alimentation. Vérifier le bon fonctionnement du circuit. 6. Mettre SW1 hors tension. 7. Débrancher le fil rouge de la borne C de l'ampoule L2. 8. Brancher maintenant cette extrémité à la borne M de la résistance R2. 9. Brancher un fil rouge entre la borne L de R2 et la borne C de L2. Cette étape permet d'insérer la résistance R2 en série avec l'ampoule L2. L'ampoule L1 est toujours connectée à SW1, mais sans résistance. 10. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-14 CIRCUITS MIXTES EN SÉRIE ET EN PARALLÈLE. 11. Prédire le rendement du circuit et inscrire la réponse sur la feuille des résultats. 12. Mettre SW1 sous tension et observer le comportement des ampoules L1 et L2. Avons-nous eu raison dans cette prédiction ? Inscrire la réponse sur la feuille des résultats. EXPLICATION: Le circuit avec résistance insérée est un circuit mixte en série et en parallèle. L'ampoule L1 partage la tension source maximale avec la résistance de son filament et s'allume à pleine luminosité. La résistance R2 se trouve en série avec l'ampoule L2 et le courant qui passe par R2 réduit celui disponible pour L2 parce qu'il n'y a qu'un chemin de courant dans cette branche. Il s'agit de la partie série du circuit. Les ampoules L1 et L2 sont en parallèle, mais L2 a une résistance additionnelle dans sa branche, soit R2. 13. Mesurer la tension présente au niveau de L1 et de L2, et inscrire les lectures sur la feuille des résultats. 14. Mesurer la chute de tension pour R2 et inscrire le mesure sur la feuille des résultats. 15. Ajouter la tension disponible pour L2 à la chute de tension de la résistance R2 et noter la réponse sur la feuille des résultats. CONCLUSIONS: Lorsque la résistance R2 est insérée dans la branche de l'ampoule L2 et devient alors un circuit en série, il n'y a qu'un seul chemin pour que le courant circule. Par conséquent, la résistance R2 réduit la tension source à L2 de 7,07 volts et l'ampoule L2 n'a donc qu'environ 7,0 volts pour son fonctionnement. L'ampoule L2 éclaire beaucoup plus faiblement que prévu. Ce circuit est un bon exemple des problèmes courants rencontrés dans les circuits automo- biles où une résistance indésirable est présente dans l'une des branches en parallèle. Dans ce cas, le problème ne peut pas se trouver dans le circuit de masse car les deux ampoules partagent la même masse. REMARQUE : La seule ex- ception à cette règle serait d'avoir une connexion à la masse qui est corrodée ou desserrée au niveau de l'ampoule L2, ajoutant ainsi une résistance dans cette branche du circuit. consulab.com info@consulab.com 48 97-CL-1919-06 SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 11. 12. Oui ou non. 13. A volts disponibles pour L1. Exprimé comme suit : B volts disponibles pour L2. Exprimé comme suit : 14. Chute de tension à R2. Exprimé comme suit : 15. volts disponibles pour L2 + Chute de tension à R2 = volts. Note de l’enseignant : Commentaires : consulab.com info@consulab.com 49 97-CL-1919-06 SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse SA-15 — Explication Dans cet exercice, nous allons d'abord construire un circuit d'éclairage en parallèle composé des ampoules L1 et L2 et de l'ampoule DEL L3. Après avoir validé le bon fonctionnement, nous allons insérer une résistance dans le circuit de masse de DEL L3, ce qui fera de cette branche un circuit en série. SA-15 — Procédure S'assurer de suivre attentivement toutes les directives et demander l'aide de l'enseignant si nécessaire. Utiliser la feuille des résultats SA-15 pour inscrire toutes les mesures et les réponses aux questions. 1. S'assurer que l'ensemble CL-1919-06 est correctement mis en place et branché à une prise 120 V. 2. Mettre l'interrupteur principal sous tension. L'afficheur devrait donner une tension. Tourner le bouton de réglage de la tension entre 14,0 et 14,60 volts. 3. Brancher des fils ROUGES à partir des composants suivants : A. L'une des quatre bornes d'alimentation de gauche vers la borne jaune gauche du fusible F1; B. La borne jaune droite du fusible F1 vers la borne O de l'interrupteur SW1; C. La borne I de SW1 vers la borne A de l'ampoule L1; D. La borne A de L1 (en reprise arrière) vers la borne C de l'ampoule L2; E. La borne C de L2 (en reprise arrière) vers la borne LO de l'ampoule DEL L3. 4. Brancher des fils NOIRS à partir des composants suivants : A. La borne B de l'ampoule L1 vers l'une des bornes de masse à gauche sur le panneau avant. B. La borne B de L1 (en reprise arrière) vers la borne D de l'ampoule L2. REMARQUE : il s'agit d'un circuit de masse commun qui est partagé par les deux ampoules. C'est une méthode très courante de construction de circuit dans les automobiles. C. La borne COM de la DEL L3 vers l'une des bornes de masse à gauche sur le panneau avant. REMARQUE : il s'agit d'un circuit de masse dédié à DEL L3. 5. Tracer le circuit raccordé sur un gabarit de câblage et l'identifier : SA-15 CIRCUIT MIXTE AVEC RÉSISTANCE DANS UNE BRANCHE DE MASSE. 6. Activer l'interrupteur SW1 et vérifier le bon fonctionnement du circuit. Les trois ampoules doivent allumer à pleine capacité. 7. À l'aide du multimètre réglé en mode voltmètre, mesurer la tension disponible pour chaque ampoule et inscrire les lectures sur la feuille des résultats. consulab.com info@consulab.com 50 97-CL-1919-06 SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse 8. Apporter les modifications ci-après au circuit. Repérer le fil noir connecté à la borne COM de l'ampoule DEL L3 qui se rend à l'une des quatre bornes de masse de gauche. Retirer l'extrémité de ce fil noir connecté à la masse et la brancher à la borne N de la résistance R3 (ne pas déconnecter l'autre extrémité sur DEL L3 COM). 9. Brancher un fil noir entre la borne O de R3 et l'une des quatre bornes de masse de gauche. Nous venons d'insérer une résistance (R3) dans le circuit de masse de DEL L3 LO, ce qui fait de cette branche un circuit en série. Le courant doit circuler dans la résistance avant de pouvoir atteindre la masse. 10. Prédire le rendement du circuit lorsque l'interrupteur est mis sous tension. Inscrire la réponse sur la feuille des résul- tats. 11. Activer l'interrupteur SW1 et observer le rendement du circuit. 12. À l'aide du multimètre numérique en mode voltmètre, mesurer la tension présente aux bornes L1, L2 et DEL L3 LO. Inscrire les lectures sur la feuille des résultats. REMARQUE : S'assurer que le fil négatif du voltmètre est relié à la borne de masse de chaque ampoule lors de la prise des mesures. Le non-respect de cette consigne peut entraîner des erreurs de lecture. Pour vérifier la tension disponible, ils faut connecter les fils du voltmètre aux circuits positif et de masse de chaque composant. 13. Effectuer un test de chute de tension au niveau de la résistance R3 et inscrire la lecture sur la feuille des résultats. EXPLICATION: La résistance R3 insérée dans le circuit de masse de la DEL L3 à faible luminosité (LO) entraîne une chute de tension du côté masse. La résistance du côté positif ou de la masse d'un circuit provoque une réduction de la ten- sion au niveau du composant. Le travail du technicien consiste à localiser la source des résistances indésirables et à effectuer les réparations nécessaires. Si la résistance R3 n'avait pas été insérée, ce circuit aurait été un circuit parallèle à trois branches. Après l'insertion de cette résistance, elle est devenue un circuit mixte en série et en parallèle avec la branche de DEL L3 LO qui est connectée en série. Toutefois, si le technicien place le fil noir du voltmètre sur une connex- ion de masse commune, il lira une tension source maximale, mais la résistance du circuit de masse ne pourrait pas être définie. CONCLUSIONS: Cet exercice renforce le fait que les résistances indésirables peuvent être soit du côté positif, soit du côté négatif d'un circuit, ou même des deux côtés à la fois. Ces résistances réduisent la tension disponible pour le fonctionnement du composant et entraînent souvent des rendements incorrectes. Exemples : 14. Trop faible luminosité d'une ampoule; 15. Lent fonctionnement d'un moteur; 16. Non-fonctionnement d'un périphérique. Lors d'une vérification de la tension source, il faut se rappeler de bien relier les fils du voltmètre aux pôles de la batterie ou des bornes de la source d'alimentation. Il faut aussi s'assurer, lorsque nous mesurons une tension disponible pour un composant, de connecter les fils du voltmètre aux bornes du dispositif qui commande son fonctionnement. Il s'agit de bons conseils en diagnostique à ne pas oublier lors de la vérification des performances du circuit. Après avoir terminé l'activité SA-15 et remis la feuille des résultats, demande à l'enseignant le test 10 avant de passer au module suivant. consulab.com info@consulab.com 51 97-CL-1919-06 SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse - Feuille des résultats Nom : Groupe : Date : 7. A. V pour L1. Exprimé comme suit : B. V pour L2. Exprimé comme suit : C. V pour DEL L3 LO. Exprimé comme suit : 10. 12. A. V pour L1. Exprimé comme suit : B. V pour L2. Exprimé comme suit : C. V pour DEL L3 LO. Exprimé comme suit : 13. Chute de tension à R3. Exprimé comme suit : Après avoir terminé l'activité SA-15 et remis la feuille des résultats, demande à l'enseignant le test 10 avant de passer au module suivant. Note de l’enseignant : Commentaires : 400-6330, rue Zéphirin-Paquet QUÉBEC QC G2C 0M3 Canada Présentation et familiarisation Identification du panneau avant Identification des composants électriques Accessoires Usage et fonctionnement Avertissements et mises en garde Modules d'apprentissage MODULE 3 La loi d’Ohm Définition et relations SA-4 — Circuits en série SA-4 — Circuits en série - Feuille des résultats SA-5 — Circuits en série avec une résistance SA-5 — Circuits en série avec une résistance - Feuille des résultats SA-6 — Circuits en série avec 2 résistances SA-6 — Circuits en série avec deux résistances - Feuille des résultats SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus SA-7 — Circuits en série avec 2 résistances ou plus - Feuille des résultats SA-8 — Test de tension disponible SA-8 — Test de tension disponible - Feuille des résultats SA-9 — Test de chute de tension positive SA-9 — Test de chute de tension positive - Feuille des résultats SA-10 — Test de chute de tension du côté masse SA-10 — Test de chute de tension du côté masse - Feuille des résultats SA-11 — Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus SA-11— Circuits parallèles avec 2 résistances ou plus - Feuille des résultats SA-12 — Comportement des circuits parallèles SA-12 — Comportement des circuits parallèles - Feuille des résultats SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle SA-13 — Comportement des circuits en série et en parallèle - Feuille des résultats SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle SA-14 — Explication des circuits mixtes en série et en parallèle SA-14 — Circuits mixtes en série et en parallèle - Feuille des résultats SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse SA-15 — Circuit mixte avec résistance dans une branche de masse - Feuille des résultats