ST2-1+2 - Notre physique - chimie au collège et au lycée

Date :
T3
ST2-1+2
Activité expérimentale
UNE PILE, ÇA CHAUFFE…
Compétences expérimentales
s’ APPROPRIER
A B
ANALYSER
A B
RÉALISER
A B
VALIDER
A B
COMMUNIQUER
A B
ÊTRE… et FAIRE PREUVE…
A B
C
C
C
C
C
C
D
D
D
D
D
D
Objectif : Étudier la pile du point de vue électrique afin de mettre en évidence certaines caractéristiques électriques.
Compte rendu : Répondre aux questions sur la feuille et conclure. Coller le fichier Loggerpro imprimé.
Document :
FT8 : Consignes de sécurité en électricité - Utiliser un multimètre numérique
RAPPELS
Vocabulaire : on note U la tension aux bornes d’un dipôle et I l'intensité du courant
qui le traverse.
Caractéristique : au collège, tu as étudié le conducteur ohmique (appelé improprement
« résistance »).Tu as tracé sa caractéristique (voir ci-contre) : une droite linéaire de
coefficient de proportionnalité (ou coefficient directeur), noté R, qui représente sa
résistance (exprimée en ohm noté )
Loi : nous en avons déduit une loi, la loi d’ohm : U =
.
P=U×I=
PROBLEMATIQUE
Formule : par ailleurs nous pouvons définir sa puissance :
= PJoule
(puissance dissipée par effet joule)
Jusqu'ici, les chargeurs faisaient chauffer les piles ordinaires et les endommageaient, ce qui rendait
leur rechargement impossible.
Des chargeurs de piles « nouvelle génération » permettent maintenant de recharger les piles non
rechargeables, et ceci une dizaine de fois. Ils sont plus écologiques car on réduit ainsi la quantité de
piles jetées : les piles classiques sont maintenant réutilisables.
un chargeur de piles (extrait BORDAS 1S) 
 Pour comprendre qu'une pile puisse chauffer, il est nécessaire d'étudier son comportement électrique. Comment
évolue la tension qu’elle délivre quand elle débite un courant de plus en plus important ? Pour cela on trace sa
caractéristique…
 Une pile permet d'alimenter en courant continu un appareil de faible puissance. Toute l'énergie chimique de la pile estelle transformée en énergie électrique ?
MESURES
Comprendre le comportement électrique de tout composant électrique (comme une
résistance ou une pile) consiste à identifier ses points de fonctionnement,
autrement dit les couples de valeurs tension-intensité possibles au niveau de ce
composant.
Sur le schéma (extrait BORDAS 1S) la résistance variable est remplacée par un rhéostat 
dont les valeurs possibles de la résistance sont comprises entre 0 ohm et une valeur maximale Rmax
- Pour relever les points de fonctionnement d'une pile, réalise le circuit de l’activité A page 256 en prenant un rhéostat.
- Effectue une dizaine de mesures de couples possibles (U;I) pour différentes positions du rhéostat sans ne jamais
dépasser Imax =
. (à lire sur le rhéostat)
EXPLOITATION
- Représente sur un graphique les couples de valeurs possibles (U;I).
- Trace la droite « moyenne » correspondant aux couples (U;I) possibles : tu obtiens ainsi la caractéristique de la pile
étudiée. Comment la décrire ? ______________________________________________________________________
- Parmi les fonctions suivantes, choisis celle qui correspond à la droite tracée.
(a) U = r × I
(b) U = - r × I
(c) U = E + r × I
(d) U = E – r × I
(avec E et r constants)
Justifie le choix : _________________________________________________________________________________
- Quelle est la valeur de E ? __________________________
À quoi correspond-elle ? ___________________________
- En fait, la pile possède une résistance interne (notée r).
Montre-le en raisonnant sur les unités :

Quelle sa valeur ? _________________________________
- Bilan de puissances : (multiplie l’équation précédente par I)
Identifie la puissance PJ dissipée par effet joule.
A quoi correspondent les deux autres membres correspondants à une puissance ?

CONCLUSION
Une « résistance » est un élément de circuit qui dissipe l'énergie électrique sous forme de chaleur. Ce phénomène
s'appelle « effet Joule ». Il est exploité dans les appareils de chauffage électrique.
 Qu'est-ce qui peut expliquer qu'une pile chauffe?
 En fonctionnement normal, toute l'énergie chimique d'une pile n’est donc pas convertie en énergie électrique. Quelle
serait la valeur de r si la pile était « parfaite» ? Fais un schéma dans les deux cas.
582686895
Page 1 sur 1
16/04/17