Chapitre 15. Activités expérimentales 1re S
Le résistor et la pile électrique.
Compétences, capacités et attitudes à mettre en œuvre :
Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence l’effet Joule.
Pratiquer une démarche expérimentale pour exprimer la tension aux bornes d’un générateur et d’un récepteur en fonction de
l’intensité du courant électrique.
Réaliser ou compléter un schéma permettant de mettre en œuvre le protocole expérimental.
Formuler une hypothèse et proposer une méthode pour la valider.
Réaliser le dispositif expérimental correspondant au protocole.
Maîtriser certains gestes techniques, matériels ou logiciels.
Extraire des informations des données expérimentales et les exploiter.
I. Le résistor.
1. On souhaite exprimer la tension
U
aux bornes d’un résistor en fonction de l’intensité
I
du courant électrique
qui le traverse. Proposer un protocole expérimental.
2. Sur le schéma du circuit : - Flécher le sens de circulation du courant électrique
I
(de façon à
ce que sa valeur soit positive). - Ajouter un voltmètre permettant la mesure de la tension
U
aux bornes du résistor. - Ajouter un ampèremètre permettant la mesure de l'intensité
I
du
courant traversant le résistor.
3. Sans allumer le générateur électrique réglable, réaliser le montage puis appeler l'enseignant
pour faire vérifier.
4. Que devient l'énergie électrique reçue par un résistor ? Le vérifier avec une tension de 10 V.
5. Compléter le tableau suivant :
U
G valeurs
approchées
0 V
1 V
2 V
3 V
4 V
5 V
6 V
8 V
10 V
12 V
U
(en V)
I
(en A)
6. À l'aide du logiciel Regressi (avec
I
en A en pas en mA) :
- Faire apparaître sur un graphique les points représentant
U
en fonction de
I
;
- Indiquer quel type de courbe simple semble décrire ces points ;
- En utilisant une modélisation, tracer cette courbe, noter son équation et analyser le résultat.
Le résistor est un dipôle modélisé par une ……………………… : dipôle purement résistif dont la caractéristique
courant-tension est …………………..…… ( …… est la valeur de la résistance électrique en Ω) ; cette relation est
appelée la ………………………………
Un tel dipôle convertit toute l'énergie électrique reçue en ………………………………………………… . La puissance du
transfert d'énergie électrique en énergie thermique a donc pour expression
P
e =
U
×
I
= …………………………………… ;
cet effet est appelé …………………………………………..…
II. La pile électrique.
1. Sur le schéma du circuit : - Flécher le sens de circulation du courant électrique
I
tel qu'il
soit positif. - Ajouter un voltmètre permettant la mesure de la tension
U
aux bornes de la
pile électrique. - Ajouter un ampèremètre permettant la mesure de l'intensité
I
du courant
traversant la pile électrique.
2. Sans fermer l'interrupteur, réaliser le montage puis appeler l'enseignant pour faire vérifier.
3. Compléter le tableau suivant (chaque mesure doit être faite très rapidement ; rouvrir
l'interrupteur entre deux mesures) :
extrémité
gauche
extrémité
droite
4. À l'aide du logiciel Regressi (avec
I
en A en pas en mA) :
- Faire apparaître sur un graphique les points représentant
U
en fonction de
I
;
- Indiquer quel type de courbe simple semble décrire ces points ;
- En utilisant une modélisation, tracer cette courbe, noter son équation et analyser le résultat.
La pile est un dipôle dont la caractéristique courant-tension est ……………………………… (avec
r
la …………………………..
de la pile en Ω et
E
est la ……………………………………………………………….. de la pile en V).
G
+
220
U
U
G = 0 à 12 V
+
R
p=10 ou 15 Ω
R
U
Chapitre 15. Activités expérimentales 1re S
Le résistor et la pile électrique.
Éléments de correction.
I. Le résistor.
1. On fixe différentes valeurs de la tension
U
en utilisant un générateur électrique réglable.
À chaque fois on mesure la valeur de la tension
U
et celle de l'intensité
I
.
On trace alors la courbe représentant la tension
U
en fonction de l'intensité
I
et on espère
obtenir une courbe suffisamment simple pour pouvoir déterminer son équation (par
exemple en utilisant un tableur-grapheur ou la calculatrice).
4. L'énergie électrique reçue par un résistor devient de l’énergie interne thermique (la température du résistor
augmente).
5. Exemples de valeurs obtenues :
U
G valeurs
approchées
0 V
1 V
2 V
3 V
4 V
5 V
6 V
8 V
10 V
12 V
U
(en V)
0
1
1,9
3
4,1
5
6,1
8
9,9
12
I
(en A)
0
4,5×10-3
8,5×10-3
14×10-3
19×10-3
24×10-3
28×10-3
35×10-3
46×10-3
55×10-3
6. En traçant
U
en fonction de
I
on trouve la relation entre
I
et
U
:
U
= - 0,0107 + 218,4
I
218
I
(c'est la
caractéristique courant-tension).
218 étant la valeur de la résistance en ohm (aux incertitudes expérimentales près).
Le résistor est un dipôle modélisé par une résistance : dipôle purement résistif dont la caractéristique courant-
tension est
U
=
R
.
I
(
R
est la valeur de la résistance électrique en Ω) ; cette relation est appelée la loi d'Ohm.
Un tel dipôle convertit toute l'énergie électrique reçue en énergie thermique. La puissance du transfert d'énergie
électrique en énergie thermique a donc pour expression
P
e =
U
×
I
= =
R
×
I
2 =
U
2 /
R
; cet effet est appelé effet
Joule.
II. La pile électrique.
2.
3. Exemples de valeurs obtenues avec une pile de 4,5 V
extrémité
gauche
extrémité
droite
4. En traçant
U
en fonction de
I
on trouve la relation entre
I
et
U
:
U
= 4,4705 1,6322
I
(c'est la caractéristique
courant-tension).
La pile est un dipôle dont la caractéristique courant-tension est
U
=
E
R
.
I
(avec
r
la résistance interne de la
pile en Ω et
E
est la force électromotrice de la pile en V).
G
+
220 Ω
U
U
G = 0 à 12 V
V
A
+
+
I
+
R
p= 10 Ω
R
U
A
V
I
+
+
Chapitre 15. Activités expérimentales 1re S
Le résistor et la pile électrique.
Liste du matériel.
Pour chaque binôme :
ordinateur avec Regressi
générateur de tension continue réglable de 0 à 12 V
interrupteur
7 câbles de connexion électrique
résistance 220 Ω
résistance de protection 10 Ω (ou, à défaut, 15 Ω)
2 multimètres
pile 4,5 V pas trop usée (tension à vide > 4 V) avec son boitier de connexion électrique ou avec 2 pinces croco
rhéostat 0 à 100 Ω
thermomètre
1 / 3 100%
La catégorie de ce document est-elle correcte?
Merci pour votre participation!

Faire une suggestion

Avez-vous trouvé des erreurs dans linterface ou les textes ? Ou savez-vous comment améliorer linterface utilisateur de StudyLib ? Nhésitez pas à envoyer vos suggestions. Cest très important pour nous !