Feuille d'activités de la leçon : Ampèremètre à courant alternatif Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à décrire la construction d’un ampèremètre utilisant la dilatation thermique de fils conducteurs afin de mesurer des courants alternatifs.

Q1:

Laquelle des procédures suivantes pourrait aider à limiter la creation d'erreurs de type zéro dans un ampèremètre thermique?

  • Autiliser l'ampèremètre pour mesurer un courant continu immédiatement après l'avoir utilisé pour mesurer un courant alternatif
  • Brapidement refroidir le fil résistif immédiatement après l'utilisation de l'ampèremètre
  • Cmonter le fil résistif sur une plaque ayant un coefficient de dilatation thermique similaire à celui du fil
  • Dmonter le fil résistif sur une plaque dont le coefficient de dilatation thermique est très différent de celui du fil

Q2:

Lequel des schémas suivants représente le mieux les divisions de l'échelle d'un ampèremètre à fil chaud correspondant à des variations égales du courant?

  • A
  • B
  • C

Q3:

Un ampèremètre à fil chaud est étalonné à l'aide d'un ampèremètre à courant continu en mesurant une même source de courant continu. Laquelle des propositions suivantes explique le plus correctement pourquoi les graduations sur l'échelle de l'ampèremètre à fil chaud ne seraient pas espacées identiquement à celles de l'ampèremètre à courant continu qui avait la même résistance interne?

  • ALa puissance électrique dissipée par un fil est proportionnelle au carré du courant, tandis que la déflection d'index d'un galvanomètre est proportionnelle à la racine carrée du courant.
  • BUn courant alternatif dissipe le double de la puissance d’un courant continu car il est bidirectionnel.
  • CLa puissance électrique dissipée par un fil conducteur est proportionnelle au carré du courant, tandis que la déflection d'index d'un galvanomètre est proportionnelle au courant.
  • DLa puissance électrique dissipée par un fil conducteur est proportionnelle au courant, tandis que la déflection d'index d'un galvanomètre est proportionnelle au carré du courant.

Q4:

Laquelle des conditions suivantes doit être remplie pour qu'un ampèremètre thermique indique une valeur stable lors de la mesure d'un courant alternatif?

  • ALa puissance électrique dissipée par le fil résistant de l'ampèremètre doit être égale à la puissance avec laquelle le fil chauffe son environnement.
  • BLa puissance électrique dissipée dans le fil résistant de l'ampèremètre doit être supérieure à la puissance avec laquelle le fil chauffe son environnement.
  • CLa puissance électrique dissipée dans le fil résistant de l'ampèremètre doit être nulle.
  • DLe fil résistant de l'ampèremètre doit chauffer son environnement avec la même puissance qu’il est chauffé par son environnement.

Q5:

La figure illustre un ampèremètre thermique à fil chaud. Lequel des éléments sur l'illustration est constitué d'un fil d'alliage platine-iridium?

  • AIII
  • BIV
  • CII
  • DI

Q6:

Le schéma illustre un ampèremètre thermique. Lequel des composants illustrés est attaché à des composants qui sont des conducteurs électriques mais n'est pas lui-même un conducteur électrique?

  • AIV
  • BII
  • CI
  • DIII

Q7:

Le fil en alliage de platine et d'iridium d'un ampèremètre thermique se dilate lorsque sa température augmente et se raccourcit lorsque sa température diminue. La température du fil dépend de l'intensité du courant dans le fil. Un ampèremètre thermique qui utilise un tel fil affiche une lecture constante pour un courant alternatif d'une amplitude donnée. Comment expliquer pourquoi l'ampèremètre thermique donne une indication constante alors que le fil est traversé par un courant alternatif ayant une fréquence de 50 Hz?

  • ALe fil se dilate lorsque sa température augmente beaucoup plus vite qu'il ne se contracte lorsque sa température diminue, de sorte que le fil ne diminue jamais en température pendant un temps suffisant pour se contracter sensiblement.
  • BLe fil chauffe les autres composants mécaniques de l'ampèremètre thermique. La dilatation et la contraction de ces composants étant déphasées, la lecture sur l'ampèremètre reste constante.
  • CLa fréquence à laquelle le fil effectue un cycle de dilatation et de contraction est très inférieure à la fréquence du courant alternatif, de sorte que la dilatation du fil correspond à la valeur efficace du courant.

Q8:

La figure illustre un ampèremètre thermique à fil chaud. Un fil en alliage de platine et d'iridium est connecté à un circuit de courant alternatif et un fil de soie est attaché autour du fil en alliage. Lorsque le courant dans le fil en alliage augmente, le fil se dilate en raison de l'augmentation de sa température. Dans quel sens la poulie tourne-t-elle lorsque le fil en alliage se dilate?

  • AII
  • BI

Q9:

La figure illustre un ampèremètre thermique à fil chaud. Lequel des composants représentés sur le schéma fournit une force qui équilibre la force produite par l'effet d'un courant alternatif?

  • AII
  • BIV
  • CIII
  • DI

Q10:

Un galvanomètre est connecté à une source de courant alternatif de basse fréquence. La borne 'a' du galvanomètre est positive lorsque la borne 'b' est négative et vice versa. La polarité des bornes s'inverse périodiquement. Laquelle des affirmations suivantes décrit le plus correctement la déflection de l'index du galvanomètre?

  • AL'index oscille entre deux positions dont l'une est la position de déflection nulle.
  • BL'index oscille entre deux positions équidistantes de part et d'autre de la position de déflection nulle.
  • CL'index reste en position de déflection nulle.
  • DL'index subit un mouvement circulaire uniforme.

Cette leçon comprend 15 questions additionnelles pour les abonnés.

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