Le résistor, la pile et l`électrolyseur

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) :
position du
curseur de R
extrémité
gauche
extrémité
droite
U (en V)
I (en A)
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
position du
curseur de R
extrémité
gauche
extrémité
droite
U (en V)
I (en A)
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