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Niveau maths sup
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Pont de weathstone

Posté par
Weverne
25-11-18 à 14:18

Bonjour, alors voila j'ai quelque difficulté à résoudre un exercice  :

1) exprimer les tensions U(AC) et U(BC) en fonction de E et de certaines des résistances. En déduire l'expression de U

J'ai utiliser le pont diviseur de tension et j'ai trouvé que U(AC)=E*(R4)/(R3+R4) et U(BC)= E*(R2)/(R1+R2) puis j'ai déduis U=U(AB) (donné dans l'énoncé) par U(AB)= U(AC)+U(CB)=U(AC)-U(BC) ...

2)Montrer que le pont est équilibré  si R1*R4=R2*R3

J'ai utilisé loi d'ohm, loi des mailles .. et dis que le pont est équilibré si U=0, puis j'ai biens trouvé que R1*R4=R2*R3


Considérons maintenant que la résistance R1 est une thérmistance dont la résistance varie avec la température selon la loi affine :

R1(T)=R0(1+T)
Danse cette expression, est une constance que nous prendrons égale à 1.0*10^-3 K-1 et T= T - T0 est l'écart de température par rapport à une température de référence T0 pour laquelle la thermistance est etalonnée

Pour simplifier on prendra T0=0 C° : T est donc directement la température en degré celsius, les trois autres résistances sont constantes
Un pré-réglage permet d'équilibrer le pont pour T=T0, on introduit x=R4/R3

3) Exprimer x en fonction de R(0) et R2
J'ai repris la relation de la question 2 donc (R4/R3)=(R2/R1), je trouve que x=(R2)/(R0(1+T))

Puis viens la question dur : Montrer que U=E*(x*T)/((1+x)(1+T+x))

Merci de m'aider s'il vous plait ! je bloque ( et si le début est bon ou non)

Pont de weathstone

Posté par
vanoise
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 15:39

Bonjour
OK pour l'étude de l'équilibre du pont équilibré.
Le pont est équilibré quand les quatre résistances sont à la température To et dans ce cas : R1=Ro ; donc

x=\frac{R_{4}}{R_{3}}=\frac{R_{2}}{R_{\text{0}}}
Quand la résistance R1 est portée à une température différente, le pont n'est plus équilibré :

x=\frac{R_{4}}{R_{3}}\neq\frac{R_{2}}{R_{\text{1}}}\quad avec\quad R_{1}=R_{0}\cdot\left(1+\alpha.\Delta T\right)
Pour le pont déséquilibré, il te faut exprimer la tension U en fonction de E de R1,R2,R3 et R4. Pour cela, tu peux remarquer que R1 et R2 d'une part, R3 et R4 d'autre part, se comportent en deux diviseurs de tension vis à vis de la tension E. Cela te permet d'obtenir simplement UBC et UAC, puis :
U=UAC - UBC.
Il faut ensuite simplifier en tenant compte des relations précédentes entre les résistances.

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 15:49

Du coup pour U=UAC-UBC c'est ma question 1 et il me reste plus qu'a rassembler les deux termes et habilement remplacer ?

Posté par
vanoise
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 15:50

A priori : oui !

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 16:15

J'ai du mal à simplifier, je met au meme dénominateur et numérateur puis je reste boqué sur
(R4*R0(1+T)- R2*R3)/((R3+R4)(R1+R2))

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 16:58

Enfaite mon problème c'est que j'ai des R3 et R4 comment je pourrais les simplifer afin qu'il n'apparaisse plus ??

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 17:03

Après développement j'ai : (1+x*R3)/((R3+R4)*(1+x))

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 17:07

Petite faute, j'ai plutot (R4+R3*x)/((R3+R4)*(x+1))

Posté par
vanoise
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 17:43

Tu es en train d'étudier le principe d'un thermomètre électronique ; la tension U doit donc dépendre de l'écart de températures !

U=E\cdot\left(\dfrac{R_{4}}{R_{4}+R_{3}}-\dfrac{R_{2}}{R_{2}+R_{O}\left(1+\alpha.\Delta T\right)}\right)

En divisant par R3 les termes de la première fraction et par Ro les termes de la seconde, on obtient :

U=E\cdot\left(\dfrac{x}{1+x}-\dfrac{x}{x+1+\alpha.\Delta T}\right)

Après simplification, on obtient bien l'expression demandée :

U=E\cdot\dfrac{x.\alpha.\Delta T}{\left(1+x\right)\cdot\left(1+x+\alpha.\Delta T\right)}

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 17:59

Ah !! mais on utilise la question 2 pour remplacer ? je pensais qu'on etait en déséquilibre honte à moi

Posté par
vanoise
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 18:08

Citation :
je pensais qu'on etait en déséquilibre

Si les 4 résistances sont à la même température (T=0) il y a équilibre car R1=Ro ; Si la température de R1 est différente (T 0) il y a déséquilibre : UO.

Posté par
Weverne
re : Pont de weathstone 25-11-18 à 18:21

Je viens de comprendre merci !



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