Cours Bac Pro-08 V8
1- La tension électrique :
Un circuit constitué d’un générateur (pile) et de deux résistances et sont montées en série.
Le générateur possède une borne + (potentiel le plus élevé) et la borne – (potentiel le moins élevé).
① Indiquer le sens du courant sur le schéma.
Toujours de la borne vers la borne
La
tension
électrique est unegrandeur algébrique
, on la représente par unsegment fléché
qui pointe vers la première lettre du symbole de cette tension.Les tensions et sont opposées
② Indiquer sur le schéma la tension : . Faire de même pour les tensions : , et
La
tension électrique
s’exprime envolts
et se mesure avec unvoltmètre
branché en dérivation. Pour mesurer la tension , la borne du voltmètre doit être branchée sur la borne A du dipôle et la borne COM du voltmètre doit être branchée sur la borne B du dipôle.③ Positionner un voltmètre sur le schéma du circuit pour mesurer la tension . Indiquer la borne COM de ce voltmètre.
2- Loi des mailles
Un circuit électrique peut être constitué de plusieurs boucles (mailles). Une maille est un parcours fermé sur un circuit électrique à laquelle on associe un sens de parcours.
Dans une maille orientée (Une maille : ABCD), la somme des tensions fléchées dans le sens de parcours de la maille est égale à la somme des tensions fléchées dans l’autre sens.
Cours Bac Pro-08 V8 Applications :
Exercice n°1 : A partir de ce circuit repérer les différentes mailles possibles. Puis écrire les différentes égalités possibles.
Exercice n°2 : Soit le circuit ci contre, comportant une pile, un moteur et deux ampoules.
et 2-1 Indiquer le sens du courant.
2-2 Indiquer sur le schéma la tension : . Faire de même pour les tensions : , et
2-3 Calculer les tensions suivantes : et en appliquant la loi des mailles.
Exercice n°3 : Soit le circuit ci contre, comportant un générateur et 5 résistances.
; ; ; 3-1 Indiquer le sens du courant.
3-2 Indiquer sur le schéma la tension : .
Faire de même pour les tensions : , , , et 3-3 Calculer les tensions suivantes : et en appliquant la loi des mailles.
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3- L’intensité électrique :
L’intensité électrique
s’exprime enampère
(A) et se mesure avec unampèremètre
associé en série dans le circuit.Pour mesurer une intensité positive, le courant doit entrer par la borne (A) de l’ampèremètre et sortir par la borne COM.
Un nœud est un point de jonction d’au moins trois fils de connexion.
Une branche est une portion de circuit située entre deux nœuds.
Exercice n°1 :
1-1 Indiquer le sens du courant sur le circuit ci contre.
1-2 Indiquer la borne COM de chaque ampèremètre.
1-3 Nommer par une lettre les nœuds dans le circuit.
Exercice n°2 :
2-1 Indiquer le sens du courant sur le circuit proposé.
2-2 Nommer par une lettre les nœuds dans le circuit.
2-3 Nommer toutes les branches du circuit.
4- Loi des nœuds
La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent
.
Courants arrivant au nœud N : et Courant quittant le nœud N : , et
Loi des nœuds :
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5- Applications
Exercice n°1 : Calculer les intensités manquantes en utilisant la loi des nœuds.
Exercice n°2 : Les intensités ; et de ce circuit en précisant pour chaque intensité, le nœud utilisé et écrire l’expression littérales avant les valeurs numériques.
On donne : ; ; .
RAPPELS de cours.
Loi des nœuds Loi des mailles
Rappels : Intensité électrique Rappels : Boucle,
nœud, branche Rappels : tension
électrique
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1- Loi d’Ohm
Pour un conducteur ohmique (résistance ou dipôle résistif ou résistor), l’intensité et la tension sont des grandeurs proportionnelles.
2- Applications
Exercice n°1
: On applique une tension de aux bornes d’une résistance de 1-1 Rappeler la loi d’Ohm et exprimer en fonction de et .1-2 Quelle est l’intensité qui circule dans ce conducteur ?
Exercice n°2
: L’intensité qui traverse un conducteur ohmique de résistance 47 Ω, est de 170 mA.Rappeler la loi d’Ohm puis calculer la tension appliquée à ses bornes.
Exercice n°3 :
Un courant de 33,2 mA traverse un conducteur ohmique, lorsque la tension entre ses bornes est de 9 V.3-1 Exprimer la résistance en fonction de la tension et l’intensité . 3-2 Calculer la valeur de la résistance du conducteur ohmique.
Symbole U R I
Grandeur Tension Résistance Intensité
Unité Volt
(V)
Ohm () Ampère (A)
Loi d’Ohm
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Exercice n°4 :
Une résistance de 60 est traversée par un courant de 20 mA.4-1 Quelle est la tension mesurée à ses bornes ?
4-2 La tension reste constante, que se passe t-il pour l’intensité dans le circuit si on augmente la résistance ?
4-3 Même question mais si l’on diminue la résistance ?
4-4 Quelle est l’intérêt de mettre des résistances dans un circuit ?
Exercice n°5
: On a tracé ci-contre la caractéristique d’une résistance .5-1 Quelle est la tension mesurée pour une intensité de ?
5-2 Quelle est l’intensité mesurée pour une tension de ?
5-3 Calculer en Ohm, la valeur de cette résistance.
5-4 Tracer sur le graphique la caractéristique d’une résistance de . Expliquer votre démarche.
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3- Association de résistances
3-1 Montées en sérieOn montre que l’association de plusieurs dipôles résistifs de résistance , , …. est équivalente à un dipôle de résistance telle que :
3-2 Montées en dérivation
On montre que l’association de plusieurs dipôles résistifs de résistance , , …. est équivalente à un dipôle de résistance telle que :
4- Application
Calculer la résistance équivalente dans chacune des associations. ( R1 = R3 = 100 ; R2 = 200 ).
Montage ① Montage ② Montage ③ Montage ④
A B C
R1 R2 A R1 C
R2
A R1 R2 C
R3 B
A R1 C
R2 B R3
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1- Puissance nominale
L’indication portée sur le culot est la
puissance nominale
que doit recevoir par cette ampoule pour fonctionner dans des conditionsnormales
d’utilisation. Dans notre exemple cette puissance est de .2- La puissance électrique en courant continu
L’expression de la puissance électrique est donnée par :3- Applications
Exercice n°1 : Lorsque cette ampoule fonctionne normalement, la tension appliquée est égale à , l’intensité ainsi mesurée est de . Calculer la puissance de cette ampoule.
Exercice n°2 : Exprimer en fonction de et de , puis calculer l’intensité qui circule dans ce fer à repasser.
Exercice n°3 : Une lampe de puissance est parcourue par une intensité de . 3-1 Exprimer en fonction de et de .
3-2 Calculer la tension de cette lampe.
Symbole P U I
Grandeur Puissance Tension Intensité
Unité Watt
(W)
Volt (V)
Ampère (A)
Résumé du cours
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- Puissance - Energie
→ Plus un appareil est puissant, plus il va consommer de l’énergie.
→ Plus il fonctionne longtemps, plus il va consommer d’énergie.
L’énergie électrique consommée par un appareil dépend de sa puissance et de la durée de fonctionnement.
L’énergie électrique
transférée à un appareil électrique est égale au produit de sapuissance par sa durée de fonctionnement .
Remarque : Multiples possibles.
→ Le kiloWatt (kW) : 1 kW 1 000 Watt
→ Le kilo.Watt.heure (kWh) : 1 kWh 1 000 W.h
Exercice n°1 : Cette ampoule fonctionne pendant une durée de .
1-1 Convertir le temps (t) en secondes.
1-2 Calculer l’énergie en Joules.
Exercice n°2 : Convertir les mesures suivantes :
200 Wh = ……….……. kWh 12 kWh = ……….. Wh
2,5 kWh = ……….. Wh 9 Wh = ……….….……. kWh
42,5 Wh = ………. kWh 0,4 kWh = ……….. Wh
Symbole P E
tGrandeur Puissance Energie Temps
Unité internationale
Watt
Joule
seconde Unité usuelle Watt
Watt.heure
heure
Résumé du cours
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5- Applications
Exercice n°1 : Un radiateur électrique fonctionne dans une journée 4 h 30 mn.
Sa puissance est de 1 800 W.
1-1 Convertir le temps (t) en heures.
1-2 Calculer l’énergie consommée en Wattheure dans cette journée.
1-3 Convertir en kiloWattheure le résultat trouvé.
Exercice n°2 : Dans un four électrique de puissance , la cuisson d’un poulet demande .
2-1 Convertir la puissance en Watt.
2-2 Convertir le temps en heure.
2-3 Exprimer l’énergie en fonction de la puissance et le temps. Et calculer l’énergie consommée en Watt.heure.
2-4 Le coût de est de d’euro. Calculer le prix en euro. (€) de la consommation électrique de cette cuisson.
Exercice n°3 : Calculer en Joules l’énergie absorbée par un radiateur électrique qui consomme un courant de sous une tension de pendant .
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Exercice n°4 : Vous devez calculer la tension d’alimentation d’une résistance d’une bouilloire qui consomme en une minute sous une intensité de .
4-1 Convertir l’énergie en Joules.
4-2 Exprimer la puissance P en fonction de l’énergie (E) et le temps (t). Calculer la puissance (P) de cette bouilloire.
4-3 Exprimer la tension (U) en fonction de la puissance (P) et l’intensité (I). Calculer cette tension (U).
Exercice n°5 : Un circuit comprend, en série un générateur de tension à et un conducteur ohmique de résistance .
5-1 Quelle est l’intensité parcourant le circuit.
5-2 Calculer la puissance thermique dissipée.
5-3 Calculer l’énergie produite en joules lors d’une utilisation de 2 minutes.
Exercice n°6 : Une plaque de cuisson de résistance est traversée par un courant d’intensité . Calculer :
6-1 La tension (U) aux bornes de la plaque.
6-2 La puissance thermique dissipée par la plaque.
6-3 L’énergie consommée par la plaque pendant 1 h 15 minutes d’utilisation en Wattheure.
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6- Loi de Joule
6-1 DéfinitionDans un conducteur ohmique (une résistance), l’énergie électrique est intégralement transformée en chaleur. Ce phénomène porte le nom d’effet Joule.
La puissance électrique : et La loi d’Ohm : Si l’on remplace par cela donne :
Alors :
Si l’on remplace par cela donne :
Alors :
6-2 Avantages de l’effet Joule
Chaque fois que toute la puissance dissipée est utilisée pour chauffer : Exemples : Les radiateurs électriques ; les plaques de cuisson ; le ballon d’eau chaude ; la cafetière électrique….
6-3 Inconvénients de l’effet Joule
Chaque fois que la chaleur n’est pas souhaitable.
Exemples : Un moteur électrique ; une ampoule électrique … On parle alors de puissance perdue par effet Joule : Pertes Joules.
6-4 Application
Ex n°1 : Une bouilloire contient dans sa cuve une résistance : L’intensité mesurée lors de son fonctionnement est de . Calculer la puissance dissipée par effet Joule de cette bouilloire.
