1spé chap04 TP01 pile

Sciences physiques
1ère spé
Chap. 04
Aspects énergétiques des phénomènes électriques
TP
Caractéristique d’une pile.
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I – Définition et exemples.
Document n°1 : caractéristique d’un dipôle.
Lorsqu’on applique une tension UAB aux bornes d’un dipôle, il est traversé par un courant. Si on fait
varier la tension UAB, l’intensité I du courant varie.Un dipôle est caractérisé par la relation entre cette
tension et cette intensité. Cette relation peut être représentée par une courbe du type UAB = f ( I ) ou
I = g ( UAB ). C’est la caractéristique du dipôle.
Document n°2 : Exemple de caractéristiques.
Résistance
Loi d’ohm :
U = R I
Lampe
II – Tracé de la caractéristique d’une pile.
Document n°3 : Rhéostat ou résistance variable.
Schéma :
Document n°4 : Source idéale de tension.
Document n°5 : Montage expérimental et matériel.
- Pile de 4,5 V
- résistance R0 = 10 Ω
- rhéostat de 33 Ω
- 2 multimètres
- fils
- interrupteur.

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 Pour un rhéostat (ou résistance variable) que se passe-t-il si on diminue la valeur de la résistance
tout en maintenant la tension constante à ses bornes ?
 En déduire le rôle du rhéostat dans le circuit du montage expérimental.
 Expliquer pourquoi il est nécessaire d’utiliser une résistance de protection R0.
 Quel est le rôle du dipôle noté A ? Quel calibre et quelles bornes utilise-t-on ?
 Quel est le rôle du dipôle noté V ? Quel calibre et quelles bornes utilise-t-on ? Justifier.
 Réaliser le montage du document n°5 en ajoutant un interrupteur en série dans le circuit.
L’interrupteur doit-être ouvert.
Faire vérifier par le professeur.
Document n°6 : Protocole.
Faire varier la résistance R du rhéostat entre 0 et sa valeur maximale en répartissant les valeurs de
R. Pour cela, on choisira des positions différentes du curseur.
Pour chaque position du curseur, noter dans un tableau les valeurs de la tension UPN aux bornes de
la pile et de l’intensité du courant I qui la traverse.
Attention : ne fermer l’interrupteur que les quelques instants nécessaires à la mesure afin de ne pas
décharger inutilement la pile.
 Réaliser le protocole du document n°6 et compléter le tableau ci-dessous.
UPN ( V )
I(A)
Faire vérifier par le professeur.
Tracé de la caractéristique de la pile ;
 Consulter la fiche technique « tracé d’une courbe avec Latis pro » afin de réaliser le tracé de la
courbe U = f(I) : Utiliser « Entrée des données expérimentales », « Création du graphique » et
« Modifications du graphique » Penser à afficher croix comme style de courbe.
 Décrire la courbe obtenue.
 Déterminer l’équation numérique de la courbe obtenue en consultant « Calcul de l’équation d’une
courbe : modélisation ».
Document n°7 : Tension à vide et résistance interne d’une pile.
 Lire le document n°7 et faire correspondre les coefficients de l’équation numérique aux propriétés
de la pile. Déterminer l’unité du coefficient directeur.
 Porter un regard critique sur les valeurs obtenues (pile 4,5 V)
 Est-ce que la pile étudiée est une source idéale de tension continue ?
 Expliquer comment modéliser le comportement d’une pile dans un circuit en associant une
source idéale de tension continue et une résistance.

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III – Bilan de puissance et rendement.
Document n°8 :Conversion d’énergie.
Les dipôles électriques sont le siège de conversion d’énergie.
Exemples :
Types de dipôle
Pile
Lampe
résistance
Moteur
Energie absorbée
Energie utile
 Compléter le tableau du document n°8.
Document n°9 :Puissance électrique d’un dipôle.

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Cas du conducteur ohmique ; effet joule :
 Rappeler la loi d’ohm pour un conducteur ohmique (Voir document 2).
 Montrer que la puissance pour un conducteur ohmique peut s’écrire :
2
RiP
 Faire le schéma d’un circuit comportant une pile, un moteur, un interrupteur et un ampèremètre
en série.
Ajouter un voltmètre permettant de mesurer la tension aux bornes du moteur.
Bien préciser les bornes des appareils de mesure.
Faire vérifier par le professeur.
 Réaliser le circuit.
Faire vérifier par le professeur.
 Mesurer U et I.  Noter les valeurs.
 Rappeler la valeur de la résistance interne de la pile.
 En déduire la puissance dissipée par effet joule dans la pile.
 Déterminer la puissance consommée par le moteur.
Document n°10 : Chaine énergétique.
 Ecrire la chaine énergétique de la pile en précisant les types d’énergie et les valeurs.
Document n°11 : Rendement d’un convertisseur.
 Calculer le rendement énergétique de la pile.
Conclusion :
 Quelle est la conséquence énergétique du fait que la pile ne soit pas une source idéale de
tension ?