Thème : L’ÉNERGIE CONVERSIONS ET TRANSFERTS 1ère – spé PC
Caractéristiques d'une résistance et d'un générateur
Objectif : Mettre en évidence l’effet Joule ; Exprimer la tension aux bornes d’un générateur et d’un générateur en fonction de l’intensité du courant électrique.
Compétences travaillées :
APP : Extraire et organiser l’information.
ANA-RAIS : Élaborer un protocole.
REA : Mettre en œuvre un protocole.
COM : Rendre compte à l’écrit.
Notions : Tension et courant électrique – Caractéristiques d’un dipôle.
PROBLÉMATIQUE
Dans les circuits électriques, les générateurs fournissent l’énergie nécessaire au fonctionnement des récepteurs. Quelles sont les relations entre la tension aux bornes d’un générateur ou d’un récepteur électriques et l’intensité du courant qui le traverse ?
DOCUMENTS À DISPOSITION Document 1 : utilisation d’un multimètre - fiche méthode :
Mesure de l’intensité I en A du courant qui traverse le circuit :
Mesures de la tension U en V aux bornes de la lampe :
Mesure de la résistance R en Ω de la lampe : HORS CIRCUIT !
Document 2 : Rappels : Tension, courant
- La tension électrique, notée U aux bornes d’un dipôle électrique se mesure avec un voltmètre monté en dérivation aux bornes du générateur. Elle s’exprime en volts (V). Les bornes du multimètre utilisé en voltmètre sont les bornes « V » et « COM ».
- L’intensité d’un courant électrique, notée I, délivrée par un générateur se mesure avec un ampèremètre branché en série avec ce générateur. Elle s’exprime en ampères (A). Les bornes du multimètre utilisé en ampèremètre sont les bornes « A » ou « mA » et « COM ».
Document 3 : Montage avec le conducteur ohmique
On a réalisé le montage ci-après. Le générateur utilisé est un générateur de tension continu.
Un conducteur ohmique (de résistance 3 Ω) est plongé dans l’eau d’un calorimètre qui est muni d’un thermomètre.
Pour différentes valeurs de résistance Rp, on mesure la tension UR aux bornes du conducteur ohmique, l’intensité du courant IR qui le traverse et la température dans le calorimètre.
Thème : L’ÉNERGIE CONVERSIONS ET TRANSFERTS 1ère – spé PC Document 4 :
Matériel nécessaire au montage du document 3 : Alim 6V (Ranchet, 10A) ; 1 Interrupteur (gros) ; 7 Fils (4 longs + 3 courts) ; Rhéostat 10 Ω (5,7A) ; 2 multimètres ; Thermomètre ;
Résistance plongeant dans un calorimètre ( 3 Ω) ; Éprouvette 250mL + eau.
Document 5 : Rappels de 3ème : A CONNAÎTRE
P = U X I
etE = P x Δt
P est la puissance électrique consommée en W E est l’énergie électrique consommée en J
Δt est la durée d’utilisation du dipôle électrique en s.
Document 6 : caractéristique d’un dipôle électrique
La représentation graphique de la tension aux bornes d’un dipôle en fonction de l’intensité du courant qui le traverse (ou l’inverse) est appelée « caractéristique du dipôle ».
Document 7 : L'effet Joule : A CONNAITRE
L’effet Joule est un effet thermique qui se produit lors du passage du courant électrique dans un conducteur. Il se manifeste par une augmentation de l'énergie interne du conducteur et généralement de sa température. Joule vient de James Prescott Joule qui a découvert cet effet en 1840.
Document 8 : une source idéale de tension continue
TRAVAIL À RÉALISER
I. Caractéristique d’un conducteur ohmique
1. ANA : Comment se branche un voltmètre ? Donner son calibre et justifier.
Comment se branche un ampèremètre ? Donner son calibre et justifier.
2. REA : Faire le schéma du montage en plaçant le voltmètre permettant de mesurer la tension aux bornes du conducteur ohmique et l’ampèremètre permettant de mesurer l’intensité du courant électrique traversant le conducteur ohmique.
3. REA : Réaliser le circuit électrique OUVERT !
APPEL N°1 Appeler le professeur pour lui présenter votre circuit
4. REA : Fermer le circuit, faire varier la résistance Rp (en partant de la valeur la plus grande) puis mesurer la tension U aux bornes du conducteur ohmique, l’intensité du courant électrique I qui le traverse et la température (agiter régulièrement) afin de compléter le tableau suivant :
UR(V) IR(A)
Faire les mesures de la température uniquement pour observer son l’élévation au cours du temps : T(°C)
