Consignes de sécurité
1. électricité et montage expérimental
2. environnement de travail
3. vêtements et personnelles aux exigences
Équipement de base : Démonstration et vue d’ensemble de l’électronique et l’équipement de mesure
4. fonction génératrice

Figure 1 : gros plan de la fonction génératrice écran et panneau de commande. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
5. approvisionnement d’alimentation CC

Figure 2 : unité d’alimentation DC S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
6. oscilloscope

Figure 3 : unité de l’Oscilloscope. Gros plan montre écran et panneau de contrôle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : une sonde conventionnelle de mise à la terre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : sonde de tension différentielle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : vue latérale de la sonde de courant. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
7. multimètre

Figure 7 : multimètre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
8. alimentation d’énergie

Figure 8 : prise de courant triphasé. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Top view d’un transformateur variable triphasé (thyristor). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.
Machines électriques et des expériences d’électronique de…
Consignes de sécurité
1. électricité et montage expérimental
2. environnement de travail
3. vêtements et personnelles aux exigences
Équipement de base : Démonstration et vue d’ensemble de l’électronique et l’équipement de mesure
4. fonction génératrice

Figure 1 : gros plan de la fonction génératrice écran et panneau de commande. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
5. approvisionnement d’alimentation CC

Figure 2 : unité d’alimentation DC S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
6. oscilloscope

Figure 3 : unité de l’Oscilloscope. Gros plan montre écran et panneau de contrôle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : une sonde conventionnelle de mise à la terre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : sonde de tension différentielle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : vue latérale de la sonde de courant. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
7. multimètre

Figure 7 : multimètre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
8. alimentation d’énergie

Figure 8 : prise de courant triphasé. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Top view d’un transformateur variable triphasé (thyristor). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
L’électricité qui alimente les machines, les outils et autres appareils expérimentaux doit être manipulée avec soin et attention. Le contact corporel avec une tension et un courant élevés peut provoquer des spasmes musculaires, des brûlures, un arrêt cardiaque et même la mort. Même de petites quantités de courant traversant le corps peuvent provoquer une électrocution. 10 milliampères peuvent induire des contractions musculaires, une perte de contrôle musculaire et l’incapacité de lâcher prise. 10 microampères à travers le cœur peuvent provoquer une fibrillation ventriculaire. Les expériences en laboratoire utilisent généralement des équipements conformes aux normes de sécurité internationales. Le label UL Underwriters Laboratory, par exemple, certifie que l’équipement répond à ces normes, ce qui permet d’éviter certains types d’exposition dangereuse. Cependant, les entrées et sorties électriques, ou les équipements personnalisés, présentent toujours un danger. Cette vidéo présente les précautions de sécurité électrique et présente les équipements électriques courants utilisés dans de nombreux types d’expériences de laboratoire.
Lorsque vous utilisez un équipement électrique, portez des pantalons longs, des chaussures fermées et un équipement de protection individuelle approprié. Évitez les vêtements amples et retirez tous les accessoires suspendus ou métalliques qui peuvent entrer accidentellement en contact avec l’électricité. Aux États-Unis, l’alimentation CA monophasée d’une prise murale est de 120 volts. Les prises pour l’alimentation CA triphasée peuvent fournir jusqu’à 480 volts et plus de 10 ampères. Les sources d’énergie doivent donc être manipulées avec respect. Un environnement de laboratoire propre est important pour atténuer les risques. Évitez les fils, les câbles et les connexions desserrés ou effilochés. Sachez comment éteindre tous les équipements, les alimentations et les disjoncteurs. Assurez-vous qu’au moins deux personnes travaillent sur une expérience dont le courant continu accessible est supérieur à 50 volts. Utilisez les mêmes précautions avec une alimentation secteur CA monophasée ou triphasée. Supposons que tout métal exposé transporte de l’électricité sous tension, sauf vérification. Avant de modifier une configuration, éteignez ou débranchez les sources d’alimentation utilisées dans l’expérience. Une mise à la terre appropriée de l’équipement garantit que le châssis est au potentiel terre-terre, ce qui empêche les chocs électriques. Branchez toujours l’équipement sur une prise secteur avec le cordon d’alimentation prévu à cet effet. Un équipement plus chaud que prévu est à la fois un danger et un symptôme d’un problème qui doit être résolu. Enfin, éteignez tout l’équipement une fois l’expérience terminée et éteignez l’équipement inutilisé avant de quitter le laboratoire. Maintenant que les précautions de sécurité de base ont été présentées, le fonctionnement de certains équipements électriques courants sera démontré en laboratoire.
Un générateur de fonctions produit des signaux pour d’autres équipements nécessitant une excitation ou une tension d’entraînement. Les sorties périodiques les plus courantes sont les ondes sinusoïdales, triangulaires, en dents de scie et carrées, qui peuvent être ajustées en amplitude, en fréquence et en décalage CC. La sortie du générateur de fonctions est connectée au circuit ou à l’équipement à l’aide de câbles. En règle générale, un connecteur BNC est utilisé à une extrémité et des pinces crocodiles à l’autre extrémité pour une connexion facile à un circuit. Une alimentation CC fournit une tension ou un courant pour faire fonctionner d’autres équipements électriques. La sortie réglable d’une alimentation de laboratoire basse tension typique varie entre 0 et 36 volts. La plupart des alimentations CC à sortie unique ont trois bornes : plus, moins et terre. La borne plus est connectée à la tension d’entrée plus élevée de l’équipement en aval. La borne moins est connectée à l’entrée de tension inférieure. La sortie est la tension ou le courant entre les bornes plus et moins, qui sont isolées électriquement de la terre. La borne de terre est une référence terre-terre fixe de zéro volts.
D’autres sources d’alimentation courantes incluent l’alimentation CA monophasée à partir d’une prise murale standard ou l’alimentation CA triphasée. L’alimentation monophasée dispose d’une ligne chaude et d’une ligne neutre pour transporter le courant et délivre 120 volts. L’alimentation triphasée fournit des tensions plus élevées via trois lignes chaudes, avec une tension alternative sur chaque ligne égale en fréquence et en amplitude, et décalée de 120 degrés l’une de l’autre. Le résultat peut fournir 208, 230 et 480 volts, avec une puissance proportionnellement plus élevée. La manipulation de l’alimentation triphasée nécessite une formation spéciale et des précautions de sécurité.
Ensuite, un autotransformateur variable, également connu sous le nom de Variac, est utilisé pour augmenter ou diminuer la tension alternative. Ceci est utile dans les applications nécessitant des tensions non standard ou lorsque la tension doit être modifiée. Un bouton fait varier la tension de sortie entre zéro et 100 % de sa valeur maximale. Notez que le Variac n’assure pas d’isolation électrique, évitez donc de toucher la sortie à n’importe quel réglage.
Un oscilloscope affiche les tensions des signaux variant dans le temps et est utilisé pour étudier le comportement des circuits. Les oscilloscopes peuvent avoir plusieurs canaux, chacun affichant une seule forme d’onde. Les deux principaux types de sondes utilisées avec cet instrument sont la sonde conventionnelle mise à la terre et la sonde différentielle.
Ici, une sonde mise à la terre régulière est connectée au premier canal. La sonde mise à la terre est généralement conçue pour tolérer plusieurs centaines de volts et mesure la tension entre la pointe de la sonde et son fil de terre. Le fil de terre est relié à la terre au niveau du châssis de l’oscilloscope. Il est important de connecter le fil de terre uniquement à un point du circuit qui est également mis à la terre. Toucher un fil de terre à un autre point provoquera un court-circuit à la terre. Connectez maintenant le canal un de l’oscilloscope à la sortie du générateur de fonctions, puis allumez-le. Ajustez l’échelle de temps de l’oscilloscope avec le bouton de secondes par division, et ajustez l’échelle de tension avec le bouton de volts par division. Le niveau de déclenchement est la tension qu’un signal traverse pour provoquer la synchronisation de l’oscilloscope. Un déclenchement correct minimise le bruit à l’écran. Ajustez le bouton de déclenchement pour régler le niveau de déclenchement manuellement, ou appuyez sur le niveau de réglage à 50 % pour le régler automatiquement.
Enfin, le multimètre est un instrument portable polyvalent, ou de paillasse, pour mesurer la tension, le courant, la résistance et d’autres grandeurs électriques. Pour mesurer la tension, insérez la sonde rouge dans le contact étiqueté V Ohms et la sonde noire dans le contact étiqueté COM pour commun. Allumez l’alimentation CC et réglez-la sur une sortie de 20 volts. Mesurez à travers les deux bornes de sortie en mettant la sonde rouge sur la borne plus et la sonde noire sur la borne négative. Le multimètre indique 20 volts.
De nombreuses expériences nécessitent la mesure de grandeurs électriques et utilisent des instruments de base pour fournir ces données. L’étude des ponts liquides diélectriques polaires nécessite un champ électrique de haute intensité entre deux béchers de fluide. Les béchers sont d’abord en contact, puis sont lentement écartés pour former le pont. Dans cette application, une alimentation CC haute tension génère 1 500 volts, ce qui nécessite une grande prudence pour une manipulation en toute sécurité. Pour développer des moyens de contrôler la migration des cellules souches neurales pour les traitements thérapeutiques, les chercheurs ont étudié leur mouvement sous l’influence d’un champ électrique. Une chambre expérimentale utilisait une alimentation en courant continu pour générer le champ électrique contrôlé requis. Un ampèremètre mesurait le courant et un multimètre mesurait la tension aux bornes de la chambre d’essai, ce qui était utilisé pour calculer l’intensité du champ électrique.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la sécurité électrique et aux équipements électroniques de base. Vous devriez maintenant comprendre comment travailler en toute sécurité avec l’électricité et comment utiliser certains équipements de test électrique de base. Merci d’avoir regardé !
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Q1: What are the main hazards of electrical current passing through the human body?
Even small currents can cause serious injury or death. Ten milliamps induces muscle contractions and loss of control, while 10 microamps through the heart causes ventricular fibrillation. High voltage and current can cause muscular spasms, burns, and cardiac arrest. Bodily contact with electricity requires immediate medical attention and careful prevention.
Q2: What personal protective equipment and clothing should you wear when working with electrical equipment?
Wear long pants, closed-toe shoes, and appropriate personal protective equipment when handling electrical apparatus. Avoid loose clothing and remove dangling or metal accessories that could accidentally contact electricity. These precautions prevent accidental electrical contact and significantly reduce shock hazards during laboratory experiments and equipment operation.
Q3: What are the differences between single-phase and three-phase AC power in laboratory settings?
Single-phase AC power from wall outlets delivers 120 volts with one hot line and one neutral line. Three-phase power delivers higher voltages—208, 230, or 480 volts—via three hot lines that are 120 degrees out of phase. Three-phase power provides greater power capacity but requires special training and safety precautions for handling.
Q4: How does a DC power supply differ from a function generator in laboratory applications?
A DC power supply provides constant voltage or current to operate equipment, with adjustable output typically ranging 0 to 36 volts. A function generator produces time-varying signals like sinusoidal, triangular, sawtooth, and square waves with adjustable amplitude, frequency, and DC offset. Function generators excite circuits, while DC supplies power them.
Q5: Why is proper grounding of equipment critical for electrical safety?
Proper grounding ensures the equipment chassis is at earth-ground potential, which prevents electrical shock. When using an oscilloscope grounded probe, connect the ground lead only to points in the circuit that are also grounded. Touching the ground lead to any other point causes a short-circuit to ground and creates a hazard.
Q6: What precautions should you take before modifying an electrical circuit setup?
Before changing a setup, turn off or unplug all power sources used in the experiment. Assume any exposed metal carries live electricity unless verified otherwise. For experiments with accessible DC power greater than 50 volts, ensure at least two trained people are present to respond to emergencies.
Q7: How do you properly measure voltage using a multimeter in a DC circuit?
Insert the red probe into the V Ohms contact and the black probe into the COM contact. Touch the red probe to the positive terminal and the black probe to the negative terminal of the power supply. The multimeter displays the voltage between these terminals, providing accurate measurement of electrical potential difference in circuits.
Chapters in this video
0:06
Overview
1:18
Safety Principles
3:14
Basic Electrical Equipment
8:14
Applications
9:16
Summary
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