module 4 Loi d’Ohm – Puissance – Energie – Effet Joule

MODULE 4.
Loi d’Ohm.
Puissance.
Energie.
Effet Joule
Performances-seuils.
L’élève sera capable …
1. de calculer une des grandeurs physiques intervenant sur un circuit électrique
élémentaire ;
2. de restituer l’expression physique de l’énergie ;
3. d’évaluer l’incidence de la variation d’une des grandeurs intervenant dans la
relation de la loi de Joule.
MODULE 4 Loi d’Ohm – Puissance – Energie – Effet Joule

1. Loi d’Ohm.
Considérons la relation :
opposition
cause
Effet =
Toute transformation d’énergie d’une forme à une autre se fait selon une telle relation. Dans
les circuits électriques, l’effet que nous tentons d’établir est le déplacement de charges,
c’est-à-dire le courant. La différence de potentiel entre deux points du circuits est la cause
(« la pression ») de ce déplacement de charges, et l’opposition à ce déplacement est la
résistance du circuit.
RESISTANCE
POTENTIELDEDIFFERENCE
COURANT .. =
De simples manipulations mathématiques permettent d’exprimer la tension et la résistance en
termes des deux autres grandeurs :
IRU ´= I
U
R=
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Autre façon de comprendre :
1. Branchons aux bornes d’une résistance de 20 W une d.d.p. de 10 V, puis une de 20 V.
Pour U = 10V è l’ampèremètre indique 500 mA et le voltmètre 10V ;
Pour U = 20V è l’ampèremètre indique 1A et le voltmètre 20V.
2. Remplaçons la résistance utilisée par une résistance deux fois plus grande, donc de
40 W.
Pour U = 10V è l’ampèremètre indique 250mA et le voltmètre 10V ;
Pour U = 20V è l’ampèremètre indique 500mA et le voltmètre 20V.
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Constatations :
-Quand pour une résistance identique, la d.d.p. appliquée double, l’intensité du courant
double également.
-Pour une d.d.p. identique, si la résistance double, l’intensité du courant diminue de moitié.
-Pour chacune des expériences, multiplions la valeur de la résistance par la valeur de
l’intensité du courant.
Comparons les résultats obtenus avec la valeur de la d.d.p. appliquée :
Le produit R x I est égale à la valeur de la d.d.p. appliquée.
Conclusion :
La d.d.p. appliquée aux bornes d’un générateur est égal au produit de la résistance présentée
par ce récepteur et de la valeur de l’intensité du courant traversant ce même récepteur.
IRU ´=
2. La puissance.
Reprenons l’expression vue au module 1 :
IUP ´=
Sachant que :
IRU ´= IIRP ´´= )(
on peut dire que :
soit :
Sachant aussi que :
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IUP ´=
et que :
R
U
I=
on peut dire que :
R
U
UP ´=
soit :
3. L’énergie.
Pour qu’une certaine puissance transforme de l’énergie, elle doit être utilisée pendant un
certain temps. Ainsi un moteur d’une puissance suffisante pour entraîner une charge
considérable ne produit une transformation d’énergie que s’il est mis en marche pendant une
certaine période de temps. Plus longtemps fonctionne un moteur, plus grande est la quantité
d’énergie dépensée.
L’énergie perdue ou gagnée par un dispositif se détermine au moyen de la relation :
Puisque la puissance se mesure en watts (ou en joules par seconde) et le temps en secondes,
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