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Technique - Les ponts


je ne sais trop si ce nom exotique est dû à la forme du montage, quoi qu'il en soit, il s'agit d'un ensemble qui a vocation d'être équilibré.
Il existe plusieurs types de ponts, nous nous contenterons d'étudier le plus célèbre , le pont de Wheatstone qui a certainement d'ailleurs donné naissance aux autres.

A quoi cela sert-il un pont ?
A traduire un équilibre ou un déséquilibre électrique (cela n'a rien à voir avec la santé psychologique). Les principales applications se retrouveront tout naturellement dans la mesure de grandeurs physiques.

Voyons un exemple
wheast1.gif (2309 octets) décrivons l'engin:
Le pont est constitué de 4 résistances, d'une batterie alimentant l'ensemble et d'un appareil de mesure (G :galvanomètre) qui s'il ne dévie pas dans un sens ou dans l'autre nous indique que le système est équilibré, càd qu'aucune différence de potentiel (ddp=tension) n'est présente à ses bornes et que par conséquent aucun courant n'y circule.
Naturellement, le circuit étant alimenté comme représenté sur le schéma, un courant circule dans chaque résistance du pont.

Et alors, que se passe t'il dans ce pont ?

wheast2.gif (2453 octets)
Bon, petites modifications par rapport au précédent schéma :

- R4 est devenue X (valeur inconnue)

- Nous avons ajouté pour chaque nœud du pont, une lettre (ABCD).


Notre résistance X à une valeur inconnue et c'est justement sa valeur que nous nous proposons de déterminer.
Cette résistance est variable et nous l'avons faite varier pour obtenir l'équilibre du pont, càd le point "0" du galvanomètre. Nous en déduisons que la différence de potentiel en les points B et C est nulle (=0)
Convention :

-Le courant qui circule dans R1 et R3 sera appelé I1.
-Le courant qui circule dans R2 et X sera appelé I2.

Vab= différence de potentiel entre les points A et B

Posons quelques équations :

Vab = R1 x I1
Vbd = R3 x I1
Vac = R2 x I2
Vcd = X x I2

Pour que le pont soit en équilibre, càd que la ddp entre les points B et C soit nulle ( Vbc=0); il faut que les chutes de tension aux bornes de R1 et R2 soient identiques.

Idem pour R3 et X.
On en déduit que :

R1 I1 = R2 I2
R3 I1 = X  I2


Comme nous sommes astucieux, reformulons notre équation :

R1 I1    = R2 I2                                                R1       =     R2
____        _____  
, simplifions, il vient :   _____       _____
R3 I1    = X  I2                                                 R3      =      X  

déduisons la valeur de X :

         R2 R3
X =    ______
            R1
 


Une autre façon de comprendre le montage en pont :

Voici une autre représentation du fameux pont de Wheatstone moins usuelle mais à laquelle vous êtes sûrement plus habitué. Que constate t-on?
  • Nous avons affaire à un montage regroupant deux résistances en série R1+R3
  • Nous retrouvons en // une autre branche regroupant R2+R4 en série.

Quand on parle de pont en équilibre, cela signifie que l'ampèremètre (noté A) ne voit circuler aucun courant, ni dans un sens ni dans l'autre. Les deux voltmètres (notés V) mesurent des tensions rigoureusement identiques. Ceci n'est réalisé qu'à la condition que la chute de tension aux bornes de R3 égale celle de R4 et conséquemment que la chute de tension aux bornes de R1= la chute de tension aux bornes de R2. Et pour en finir, nous en arrivons à la conclusion qu'il faut que le rapport R1/R3 soit équivalent au rapport R2/R4.

 
Si l'on modifie une seule des valeurs des résistances, on va provoquer un deséquilibre du rapport, les voltmètres indiqueront des tensions différentes et l'ampèremètre indiquera une circulation de courant. 

 
Rien de plus simple à comprendre. Amusez vous avec des résistances (dont au moins une variable) à réaliser un pont et faire des mesures, on retient mieux ce que l'on a expérimenté. Vous trouverez, plus tard, (chapitre métrologie) des applications du pont, plus particulièrement en alternatif.