Rendement d`un moteur électrique

Isaline Cherbuin & Gaëlle Spack
Rendement d'un moteur
électrique
Travail pratique de physique
Table des matières
But:...................................................................................................................................................2
Principe:...........................................................................................................................................2
Matériel:...........................................................................................................................................2
Schéma:............................................................................................................................................3
Marche à suivre:...............................................................................................................................3
Résultats:..........................................................................................................................................4
Commentaires de l'expérience: ........................................................................................................6
Discussion des résultats ...............................................................................................................6
Expérience pratique: ....................................................................................................................6
Utilisation de l'ordinateur:............................................................................................................6
Conclusion: ......................................................................................................................................6
Ecole Moudon
13 Mai 2010

Rendement d'un moteur électrique
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But:
Calculer le rendement d'un moteur électrique en utilisant la relation entre l'énergie
électrique et l'énergie potentielle d'un poids soulevé à une certaine hauteur.
Principe:
De l'électricité est délivrée par un transformateur à un moteur électrique. Celui-ci sert
à soulever un poids de masse m d'une hauteur h. La tension U (volts délivré par le
transformateur), le courant I (mesuré à l'aide d'un ampèremètre) et le temps t en
secondes sont reportés dans un tableau de mesures.
La relation entre l'énergie électrique et les variables mesurées est la suivante:
Energie électrique [J] = U [V] * I [A]* t [sec]
La relation entre l'énergie potentielle, la hauteur et la masse du poids est la suivante:
Energie potentielle [J] = m [kg] * h [m]* g [m*s
-2
]
Le rendement du moteur électrique est calculé avec l'équation suivante:
η
ηη
η [%]= 100*Energie utile [J]/Energie reçue [J]
Ce qui correspond à:
η
ηη
η [%]
[%][%]
[%]= 100*Energie potentielle [J]/Energie électrique [J]
Matériel:
 1 moteur électrique
 2 tiges en fer
 2 pinces (pour faire tenir le moteur aux tiges en fer)
 3 fils électriques
 1 transformateur
 1 ampèremètre
 de la ficelle
 1 chronomètre

Rendement d'un moteur électrique
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Schéma:
Marche à suivre:
 Préparer l'expérience à l'aide du schéma (voir ci-dessus).
 Brancher le moteur au transformateur, puis le transformateur à l'ampèremètre et
enfin l'ampèremètre au moteur.
 Tourner le bouton de tension du transformateur de façon à faire descendre le
poids.
 Mesurer la longueur de la ficelle.
 Rebrancher le moteur, en inversant les fils, de façon à faire monter le poids.
 Faire remonter le poids à une tension donnée (volts délivrés par le transformateur)
en relevant les ampères et en mesurant le temps en secondes que le moteur met
pour déplacer la masse d'une hauteur h.
 Répéter l'opération plusieurs fois en variant les paramètres ( la tension, la hauteur et
la masse)

Rendement d'un moteur électrique
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Résultats:
Tableau 1: Mesures avec changements de la tension
Masse
[kg]
Hauteur
[m]
Tension
[V]
Intensité
[A]
Temps
[sec]
E/potentielle
[J]
E/électrique
[J]
Rendement
[%]
0.1 0.525 1.5 0.0503 39.625 0.515 2.987 17
0.1 0.525 3.0 0.0520 13.280 0.515 2.072 25
0.1 0.525 5.0 0.0595 7.150 0.515 2.127 24
0.1 0.525 7.0 0.0653 4.985 0.515 2.277 23
0.1 0.525 9.0 0.0703 3.830 0.515 2.422 21
0.1 0.525 10.0 0.0695 3.180 0.515 2.210 23
Graphique 1
En observant notre graphique 1, nous avons remarqué qu'une de nos mesures est
très imprécise ( avec un rendement d'environ 17%), cette imprécision est sûrement
due a une maladresse de notre part en prenant nos mesure. Sinon, toute les autres
mesures sont toutes alignées sur une même horizontale (moyenne des valeurs sans
le 17% est égale à 23). Nos valeurs de rendements sont alignées sur une horizontale
ce qui montre que le rendement ne dépend pas de la tension du moteur
électrique.

Rendement d'un moteur électrique
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Tableau 2: Mesures avec changements de la masse
Masse
[kg]
Hauteur
[m]
Tension
[V]
Intensité
[A]
Temps
[sec]
E/potentielle
[J]
E/électrique
[J]
Rendement
[%]
0.100 0.525 9 0.0703 3.830 0.515 2.422 21
0.075 0.525 9 0.0650 3.240 0.386 1.895 20
0.050 0.525 9 0.0598 3.810 0.258 2.049 13
0.025 0.525 9 0.0530 3.375 0.129 1.610 8
Graphique 2
Le graphique 2 montre que le rendement est proportionnel à la masse soulevée.
Le rendement est moins bon pour les masses faibles.
Tableau 3: Mesures avec changements de la hauteur
Masse
[kg]
Hauteur
[m]
Tension
[V]
Intensité
[A]
Temps
[sec]
E/potentielle
[J]
E/électrique
[J]
Rendement
[%]
0.1 0.525 9 0.0703 3.83 0.515 2.422 21
0.1 0.36 9 0.0688 3.14 0.353 1.943 18
0.1 0.43 9 0.0683 3.31 0.422 2.033 21
Le nombre restreint de valeurs ne justifie pas de graphique. Les résultats montrent
que le rendement ne semble pas dépendre de la hauteur à laquelle le poids est
soulevé.