À propos de cette expérience
Insérez un échantillon entre les pinces du testeur, fermez le circuit et comparez sa résistance mesurée à la réaction de la lampe. Faites varier la longueur de l’échantillon, l’aire de sa section transversale, la température et la qualité du contact afin de distinguer une propriété du matériau des autres éléments du circuit.
Objectifs pédagogiques
- Reliez la résistance de l’échantillon à la résistivité, à la longueur et à l’aire.
- Expliquez pourquoi la résistance de contact peut masquer un bon conducteur.
- Distinguez une lampe éteinte, un courant très faible et un courant exactement nul.
Comment l’utiliser
- 1Choisissez le cuivre, fermez le testeur et relevez l’intensité du courant et la puissance de la lampe.
- 2Remplacez-le par du graphite, du nichrome et du verre sec sans modifier la géométrie.
- 3Pour un échantillon, doublez la longueur ou la section transversale et comparez le rapport des résistances.
- 4Activez les mauvais contacts et comparez le courant à celui d’un essai avec de bons contacts à la même tension.
Le modèle
Hypothèses
- La batterie a une résistance interne de 0,5 Ω, la lampe a une résistance fixe de 20 Ω et les contacts contribuent soit pour 0,2 Ω, soit pour 50 Ω.
- La résistivité des matériaux utilise des valeurs de référence illustratives et des coefficients linéaires à température ambiante. L’échauffement ne rétroagit pas automatiquement sur la température.
- Le verre sec et le caoutchouc ont des résistivités finies élevées. Le seuil de détection de 1 µA est un critère d’affichage choisi, et non une frontière universelle entre conducteur et isolant.
- Le modèle ne prend pas en compte l’humidité, le claquage diélectrique, les jonctions de semi-conducteurs ni la résistance non linéaire du filament incandescent. La forme de l’échantillon et la luminosité de la lampe sont schématiques.
À essayer en classe
- Q1Une lampe faiblement éclairée peut-elle indiquer si l’échantillon ou les contacts présentent une résistance élevée ?
- Q2Pourquoi doubler la surface n’est-il pas équivalent à doubler la longueur ?
- Q3Dans ce modèle, le courant traversant un échantillon isolant est-il exactement nul ?
Foire aux questions
Pourquoi le verre laisse-t-il passer un courant infime ?
Le modèle utilise une résistivité très élevée, mais finie. Le courant est bien inférieur au seuil d’affichage sélectionné, ce qui est différent de supposer une résistance infinie.
La température de l’échantillon augmente-t-elle lorsque le courant circule ?
Non. La température est une condition d’essai réglée indépendamment. Le modèle ne calcule ni l’énergie thermique ni les variations de température.