Calibre et Échelle de Lecture en Électricité

En électricité, la mesure des grandeurs telles que l'intensité du courant et la tension est essentielle. Pour cela, on utilise des appareils de mesure comme l'ampèremètre et le voltmètre. Mais qu'est-ce que la force du courant électrique et comment la mesure-t-on ? Réponse : il s'agit de l'intensité du courant électrique. On la mesure avec un ampèremètre. Comment faut-il procéder ?

I. L'Intensité du Courant Électrique

Le courant électrique est un déplacement de particules électriques. Quand une ampoule est parcourue par un courant électrique, des particules électriques (électrons) se déplacent dans le filament et le chauffent ; de la lumière est émise. Plus le courant est fort, plus l'ampoule brille intensément.

Le « débit » d'un courant est appelée l'intensité et se note I.
L'intensité est proportionnelle au nombre de particules électriques qui traversent un conducteur en une seconde.
L'unité d'intensité est l'ampère, noté A.

L'intensité I qui parcourt une petite lampe de poche est d'environ 0,5 A ou 500 mA. Pendant un orage, un éclair correspond au passage d'un courant électrique dont l'intensité est voisine d'une dizaine de milliers d'ampères. Les circuits intégrés, dans un ordinateur par exemple, sont parcourus par des courants dont l'intensité est de l'ordre d'un dix millième d'ampère.

II. La Mesure de l'Intensité du Courant Électrique

Pour mesurer des grandeurs électriques, on utilise des multimètres. Peu encombrants, ils permettent de mesurer plusieurs grandeurs : la tension, l'intensité ou la résistance. À chaque type de grandeur mesurée correspond une fonction du multimètre. Ainsi, pour mesurer une intensité, on utilise la fonction ampèremètre . Sous cette fonction, le multimètre sera appelé ampèremètre.

Un ampèremètre mesure l'intensité du courant qui le traverse.
Pour mesurer l'intensité du courant qui traverse un dipôle, il faut brancher l'ampèremètre en série avec ce dipôle.
Un ampèremètre comporte une borne d'entrée (souvent en rouge) et une borne de sortie (COM, souvent en noir) et plusieurs calibres.
Le courant « entre par la borne entrée et sort par la borne "COM" ».
Si le sens du branchement a été inversé, il apparaîtra un signe −.

Le Calibre de l'Ampèremètre

Le calibre représente l’intensité maximale que peut mesurer l’ampèremètre. Au-delà de cette valeur l’ampèremètre peut être détérioré. La valeur du calibre indique l'intensité maximale qui peut être mesurée. On sélectionne donc le calibre en fonction de l'intensité à mesurer. Par exemple, si le sélecteur de calibre est sur la position 100 mA, l'appareil ne peut mesurer que des intensités inférieures à cette valeur. Si l'intensité du courant qui traverse l'appareil est supérieure à cette valeur, l'appareil risque d'être endommagé. Pour obtenir la meilleure précision, il faut utiliser le calibre immédiatement supérieur à la valeur à mesurer.

En pratique, on commence par choisir le plus grand calibre, par exemple 10 A. Si l'appareil indique 0,14 A, sélectionner le calibre immédiatement supérieur à cette valeur, soit pour l'appareil utilisé 200 mA. L'appareil indiquera 142 mA. L'intensité est mesurée à 1 mA près.

Méthode : Le calibre doit être le plus petit possible, tout en étant supérieur à l'intensité mesurée. La valeur affichée sera alors la plus précise possible.

Ici, l'intensité mesurée est de 0,12 A (= 120 mA). Les calibres possibles sur cet ampèremètre sont 20, 200, 2000mA et 10A. L'intensité mesurée est d'environ 120 mA. 20 mA est donc un calibre trop petit, 2000 mA et 10A sont trop grand. 200 mA est le plus petit calibre, supérieur à l'intensité mesurée : il est adapté.

Calibre trop petit : Si le calibre est trop petit, l'ampèremètre affiche alors un message d'erreur. L'intensité n'est pas affichée.
Calibre trop grand : Si le calibre est trop grand, le premier chiffre affiché est un 0. Ici s'affiche une intensité de 0,12 A, soit 120 mA. L'ampèremètre affiche deux chiffres de moins que le calibre adapté (voir ci-dessous). Le calibre est trop élevé pour avoir une mesure précise.

III. L'Échelle de Lecture

C'est l'étendue de la graduation sur le cadran. Elle s'exprime en division, certains appareils ont plusieurs échelles. Exemple: de 0 à 30 divisions de 0 à 100 divisions. On appelle lecture (lec), la valeur indiquée par la position de l'aiguille lors d'une mesure. Elle s'exprime en division. On appelle valeur mesurée (Vm la valeur de la grandeur à mesurer correspondant à la lecture. La valeur mesurée a la même unité que le calibre.

Les appareils de mesure servent à mesurer les grandeurs électriques telles que la tension (voltmètre), l'intensité de courant (Ampèremètre), la puissance électrique (le Wattmètre), la capacité (Capacimètre), la résistance (Ohmmètre), la fréquence (fréquencemètre). Certains appareils regroupent dans un même boîtier plusieurs appareils élémentaires, on les appelle les multimètres ou contrôleurs universels. Sur la face avant de l'appareil se trouve des bornes, un ou plusieurs commutateurs, un cadrant gradué avec un miroir devant lequel peut se déplacer une aiguille. C'est la plus grande valeur mesurable par l'appareil, sont unité dépend de la grandeur à mesurer: Vol pour les tension, Ampère pour l'intensité du courant etc. Il existe également plusieurs calibres pour les fonctions données 1V, 10V, 100V, 1.000V.

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Classe de Précision

Indépendamment de l'erreur d'insertion tout appareil donne des indications plus ou moins entachées d'erreur. Pour chiffrer l'incertitude de mesure d'un appareil, on se sert d'une quantité appelée classe de l'appareil et donné par le constructeur. L'appareil est d'autant plus précis que la classe de précision est faible.

II.2. On classe les appareils de mesure analogiques suivant la nature du phénomène physique qui détermine leur fonctionnement. Elles sont étroitement liées à la technologie de construction des appareils. Ces appareils sont basés sur un principe tout à fait différent de celui des appareils analogiques. Leur constitution est purement électronique depuis l'amplificateur à haute impédance d'entrée jusqu'à l'affichage de la mesure par les diodes électroluminescentes ou par les cristaux liquides. Ils donnent directement en chiffre un nombre indiquant la valeur de la grandeur qu'il mesure. Chacun des chiffres de l'afficheur s'appelle digit. Le nombre de digit dépend du type d'appareil, il est généralement supérieur ou égal à 3. La précision de la mesure des appareils numériques dépend généralement du nombre de digit. Plus ce nombre est grand, meilleur est la résolution. On appelle résolution, le plus petit écart de tension ou de courant décelable par l'appareil à affichage numérique.

IV. Mesure de la Tension avec un Voltmètre

Pour mesurer une tension on utilise un voltmètre. Il contient plusieurs calibres facilitant la lecture de la valeur et protégeant le voltmètre. Il faut savoir quel calibre choisir en fonction de la tension mesurée.

Exemple: On souhaite mesurer une tension d'un générateur dont la valeur tourne autour des 24 V. Quel calibre doit-on utiliser pour lire la tension du générateur ?

Étape 1: Repérer l'ordre de grandeur de la tension mesurée. La tension mesurée se trouverait entre 20 V et 200 V.
Étape 2: On choisit le calibre d'une valeur supérieure et le plus proche de la tension potentielle. Pour éviter de se tromper, on peut utiliser en premier le plus grand calibre pour avoir une notion de l'ordre de grandeur de la tension mesurée puis diminuer de calibre pour atteindre le calibre directement supérieur à la valeur mesurée.

On branche un voltmètre en utilisant le plus grand calibre 1000 V. La tension mesurée est 24 V. On diminue le calibre jusqu'à atteindre 200 V (calibre juste supérieur à la tension mesurée). La tension affichée est cette fois de 24,32 V. La valeur obtenue est plus précise. Le calibre le plus proche et supérieur à la valeur mesurée est le calibre 200 V.

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