Simulation Circuit électrique dans FizziQ Web : guide d’utilisation complet
- Christophe Chazot
- 23 mars
- 6 min de lecture
Objectif de la simulation
La simulation circuit électrique de FizziQ Web permet de construire et d’analyser des circuits électriques simples en assemblant différents composants.
Elle permet d’étudier :
la loi d’Ohm
le rôle des générateurs
le comportement des résistances
le fonctionnement d’une ampoule
l’utilisation d’un ampèremètre et d’un voltmètre
l’effet d’un interrupteur ou d’une diode
Cette simulation génère des données exploitables dans le cahier d’expérience de FizziQ Web lorsque des mesures sont enregistrées.
Ce que vous allez apprendre
À la fin de cette activité, vous saurez :
ajouter des composants dans un circuit
relier des bornes pour construire un circuit fermé
modifier les propriétés d’un composant
mesurer une tension ou une intensité
enregistrer des mesures
exporter les données vers le cahier d’expérience
Durée estimée : 10 à 30 minutes
Niveau conseillé : Collège – Lycée
Fonction utilisée : Simulation physique
Ouvrir la simulation du circuit électrique
Accéder aux simulations
Dans la barre latérale gauche, cliquer sur Expérimenter
Ouvrir la section Simulations
Sélectionner Simulation circuit électrique
La fenêtre affiche :
une zone de construction du circuit
une barre d’outils pour ajouter des composants
un panneau de propriétés
un bouton REC pour enregistrer les mesures
Ajouter des composants au circuit
La simulation permet d’ajouter plusieurs types de composants.
Sources d’énergie
Vous pouvez ajouter :
une pile
un générateur alternatif
La pile fournit une tension continue.Le générateur alternatif fournit une tension variable dans le temps.
Composants du circuit
Vous pouvez ajouter :
un fil
une résistance
une ampoule
un interrupteur
une diode
Ces composants permettent de construire un circuit simple en série.
Instruments de mesure
Vous pouvez ajouter :
un ampèremètre
un voltmètre
L’ampèremètre mesure l’intensité dans le circuit.Le voltmètre mesure une différence de potentiel entre deux points.
Construire un circuit
Étape 1 : Ajouter les composants
Cliquer sur un composant dans la barre d’outils
Le composant apparaît dans la zone de travail
Répéter l’opération pour compléter le circuit
Étape 2 : Déplacer les composants
Cliquer sur un composant
Le faire glisser dans la zone de travail
Organiser le schéma pour le rendre lisible
Étape 3 : Relier les bornes
Faire glisser les extrémités d’un fil ou les bornes nécessaires
Approcher deux bornes l’une de l’autre
La connexion s’effectue automatiquement lorsque les bornes se touchent
Une borne connectée change d’apparence, ce qui permet de vérifier que la liaison est bien faite.
Étape 4 : Vérifier que le circuit est fermé
Pour qu’un courant puisse circuler, il faut :
une source d’énergie
un trajet fermé
des connexions correctes
Dans cette simulation, l’analyse se fait automatiquement dès qu’un circuit valide est construit.
Modifier les propriétés d’un composant
Lorsqu’un composant est sélectionné, un panneau de propriétés apparaît.
Pile
Vous pouvez régler :
la tension
la résistance interne
Résistance
Vous pouvez régler :
la valeur de la résistance
Générateur alternatif
Vous pouvez régler :
la tension
la fréquence
la résistance interne
Interrupteur
Vous pouvez choisir :
ouvert
fermé
Mesurer une intensité ou une tension
Utiliser l’ampèremètre
Placer l’ampèremètre dans le circuit.
Il doit être inséré en série.
Lorsque le circuit est fermé, il affiche l’intensité mesurée.
Utiliser le voltmètre
Le voltmètre possède deux sondes.
Placer la sonde rouge sur un point du circuit
Placer la sonde noire sur un autre point
Lire la tension affichée
Le voltmètre mesure la différence de potentiel entre ces deux points.
Faire fonctionner le circuit
Dans cette simulation, il n’y a pas de bouton START ou STOP.
Le circuit fonctionne dès que :
les composants sont correctement reliés
le circuit est fermé
la source est présente
les conditions de conduction sont remplies
Par exemple :
un interrupteur ouvert bloque le courant
une diode montée dans le mauvais sens bloque le courant
une ampoule ne s’allume que si le courant circule
Enregistrer les données
Le bouton REC permet d’enregistrer les mesures du circuit.
Contrairement aux autres simulations de FizziQ Web, il ne lance pas un mouvement.Il démarre uniquement l’enregistrement des valeurs mesurées dans le circuit.
Étape 1 : Préparer le circuit
Avant d’enregistrer, vérifier que :
le circuit est fermé
au moins un instrument mesure une grandeur
la valeur affichée est bien visible
L’enregistrement n’est utile que si une tension ou une intensité peut être mesurée.
Étape 2 : Démarrer l’enregistrement
Cliquer sur REC
Les mesures commencent à être enregistrées automatiquement.
Les valeurs sont relevées au cours du temps.
Cela est particulièrement utile pour :
un générateur alternatif
une tension variable
une intensité variable dans le temps
Étape 3 : Arrêter l’enregistrement
Cliquer à nouveau sur REC
À cet instant :
les données sont automatiquement exportées
le cahier d’expérience s’ouvre
un graphique est créé automatiquement
Dans FizziQ Web, les données exportées peuvent ensuite être étudiées dans le tableau pour ajouter des grandeurs ou modifier le graphique.
Comprendre les grandeurs physiques mesurées
La simulation repose sur des relations simples d’électricité.
Tension
La tension représente la différence de potentiel entre deux points.
Elle s’exprime en volts.
Elle est mesurée avec le voltmètre.
Intensité
L’intensité représente le courant qui traverse le circuit.
Elle s’exprime en ampères.
Elle est mesurée avec l’ampèremètre.
Résistance
La résistance caractérise l’opposition au passage du courant.
Elle s’exprime en ohms.
Plus la résistance est grande, plus l’intensité est faible à tension fixée.
Comprendre le modèle physique
Loi d’Ohm
La relation fondamentale utilisée est :
U = R × I
où :
U est la tension
R est la résistance
I est l’intensité
Cette relation permet d’étudier les circuits simples.
Circuit en série
La simulation est particulièrement adaptée aux circuits en série simples.
Dans ce cas :
le courant est le même dans tout le circuit
les résistances s’additionnent
les tensions peuvent être comparées aux bornes des composants
Courant alternatif
Avec un générateur alternatif, la tension varie dans le temps.
La simulation permet alors d’observer :
une variation périodique de la tension
une variation périodique de l’intensité
L’enregistrement devient alors particulièrement intéressant.
Observer le comportement du circuit
Pendant l’utilisation, plusieurs indices visuels apparaissent.
Vous pouvez observer :
l’ampoule allumée ou éteinte
la valeur affichée par les instruments
les bornes connectées
les électrons animés dans les segments actifs
l’effet d’un interrupteur ou d’une diode
Ces éléments facilitent la compréhension du fonctionnement du circuit.
Export automatique des données
À l’arrêt de l’enregistrement, les données sont envoyées automatiquement vers le cahier d’expérience.
Aucune action supplémentaire n’est nécessaire.
Les données exportées peuvent contenir :
le temps
la tension
l’intensité
L’export se fait sous forme de graphique, ce qui permet ensuite de retravailler les données dans le cahier d’expérience.
Exploiter les données dans le cahier d’expérience
Une fois exportées, les données peuvent être analysées.
Vous pouvez :
tracer la tension en fonction du temps
tracer l’intensité en fonction du temps
comparer plusieurs mesures
ajouter une grandeur calculée
modifier le graphique
Ces manipulations utilisent les outils standards du cahier d’expérience de FizziQ Web.
Activités pédagogiques recommandées
Activité 1 : Vérifier la loi d’Ohm
Construire un circuit avec une pile, une résistance et un ampèremètre
Faire varier la tension de la pile
Relever l’intensité
Objectif :
Observer que l’intensité dépend de la tension et de la résistance.
Activité 2 : Étudier l’effet de la résistance
Construire un circuit simple en série
Faire varier la valeur de la résistance
Observer l’intensité et l’état de l’ampoule
Objectif :
Montrer que l’intensité diminue lorsque la résistance augmente.
Activité 3 : Étudier un générateur alternatif
Construire un circuit avec un générateur alternatif
Ajouter un ampèremètre ou un voltmètre
Enregistrer les mesures
Étudier la courbe obtenue
Objectif :
Observer un signal périodique électrique.
Activité 4 : Étudier une diode
Construire un circuit avec une diode
Observer le comportement dans un sens
Inverser le montage
Comparer les résultats
Objectif :
Comprendre qu’une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens.
Limites du modèle physique
La simulation repose sur des simplifications.
Principales limites :
elle est adaptée surtout aux circuits en série simples
elle ne gère pas correctement les circuits complexes à branches multiples
les fils sont considérés comme idéaux
les instruments de mesure sont idéaux
la diode est modélisée de manière simplifiée
Ces hypothèses simplifient le modèle pour un usage pédagogique.
Questions fréquentes (FAQ)
Pourquoi l’ampoule ne s’allume-t-elle pas ?
Le circuit est peut-être ouvert, mal connecté, ou la diode bloque le courant.
Vérifiez aussi la présence d’une source d’énergie.
Pourquoi le voltmètre n’affiche-t-il rien ?
Les deux sondes doivent être placées sur deux points du circuit.
Il faut également que la différence de potentiel soit mesurable.
Pourquoi l’ampèremètre ne mesure-t-il rien ?
L’ampèremètre doit être placé en série dans un circuit fermé.
S’il n’y a pas de courant, la valeur reste nulle ou absente.
Peut-on enregistrer les données sans instrument de mesure ?
Non.
Il faut au moins un voltmètre ou un ampèremètre pour enregistrer une grandeur.
Peut-on utiliser cette simulation pour des circuits parallèles complexes ?
Elle est surtout conçue pour des circuits simples en série.
Pour des circuits complexes, les résultats peuvent être limités.
Voir aussi
Introduction à la documentation FizziQ Web
Créer un tableau de données
Ajouter une grandeur calculée
Tracer un graphique
Utiliser le cahier d’expérience
Étudier la loi d’Ohm
Commentaires