CARACTERISTIQUE D`UNE PILE ET D`UN ELECTROLYSEUR

1°S Physique Travaux Pratiques n°10
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CARACTERISTIQUE D'UNE PILE ET D'UN ELECTROLYSEUR
Objectif : Tracer la caractéristique U = f ( I) d’une pile et d'un électrolyseur et en déduire les caractéristiques de
la pile ( E, r ) et celle de l'électrolyseur ( E', r' ).
I> Caractéristique d'une pile :
1) Montage :
• Reproduire et compléter le montage ci contre pour qu’il
permette de réaliser le tracé de la caractéristique de la pile.
• Noter les flèches d’intensité I et tensions UPN et UAB à
mesurer.
2) Mesures:
• Réaliser le montage où Rp est un conducteur ohmique de protection en cas de court-circuit et K un bouton
poussoir (voltmètre C : 20V ; ampèremètre C : 200 mA). Faire vérifier le montage.
Remarque : selon le matériel, le bouton poussoir K intègre parfois une résistance de protection : il n’est alors
pas nécessaire de prévoir Rp dans le circuit.
• Décrire ce que l'on observe lorsque l'on fait varier la résistance du rhéostat dans le circuit. En déduire son
rôle.
• Compléter le tableau ci-dessous en effectuant les mesures
- en circuit ouvert pour la première mesure puis
- en circuit fermé pour sept positions du curseur du rhéostat en commençant par la position correspondant
à la valeur la plus grande de sa résistance (appuyer sur le bouton poussoir, lire rapidement les valeurs à
relever et relâcher le bouton poussoir).
Circuit ouvert
(soit Rcircuit tend
vers l’infini)
Circuit fermé
UPN
(V)
I
(A)
3) Exploitation des résultats:
3.1. Sur une feuille de papier millimétré, tracer la caractéristique UPN = f ( I ) de la pile.
3.2. Montrer qu’une partie de la caractéristique est assimilable à une droite d’équation UPN = a.I + b. La tracer.
3.3. Pour I = 0 , la caractéristique coupe l’axe des ordonnées en un point appelé « l’ordonnée à l’origine » et qui
correspond à la tension à vide de la pile, on l’appelle force électromotrice (fem) de la pile et on la note E.
Trouver sa valeur sur la caractéristique linéarisée.
3.4. La caractéristique linéarisée est-elle une droite croissante ou décroissante ?
Que peut-on en conclure concernant le signe de la pente a de cette caractéristique ?
Calculer la pente a. ( faire attention aux unités )
La valeur absolue de la pente a correspond à la résistance interne de la pile, on la note r.
Donner la valeur de r.
3.5. Ecrire l’équation de la caractéristique de la pile utilisée pour le montage.
3.6. Ecrire l’équation générale en fonction de E et r de la caractéristique d’une pile.
Rp = 10 Ω
Rhéostat 110 Ω - 2,5 A Rh
P
N
K
AB

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II> Caractéristique d'un électrolyseur :
Un électrolyseur est constitué d’une cuve contenant un électrolyte et de deux électrodes reliées au circuit.
Pour l’expérience on dispose de l' électrolyseur suivant: électrolyte → solution d’hydroxyde de sodium
électrodes → en nickel
1) Montage:
• Reproduire et compléter le montage ci contre pour qu’il
permette de réaliser le tracé de la caractéristique de la pile.
• Noter les flèches d’intensité I et tensions UPN et UAB à
mesurer.
2) Mesures:
• Réaliser le montage ( C : 20 V et 2 A ) avec cette fois un générateur de tension variable. Faire vérifier le
montage.
Remarque : K est un interrupteur classique
• Faire varier la tension aux bornes de l’électrolyseur de 0 à 5 V par pas de 0,5 V et relever la valeur
correspondante de l’intensité du courant qui circule. Noter les résultats sous forme de tableau.
• Noter à partir de quelle valeur de la tension on observe une réaction dans la cuve.
UAB
(V) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
I
(A)
UAB
(V) 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
I
(A)
3) Exploitation du montage:
• Sur une feuille de papier millimétré, tracer la caractéristique de l'électrolyseur.
• Retrouver les caractéristiques de l'électrolyseur :
- ordonnée à l’origine, notée E’ et appelée force contre électromotrice de l’électrolyseur (fcém),
- pente, notée r’ et appelée résistance interne de l’électrolyseur,
En déduire l’équation de la caractéristique de l'électrolyseur.
• Donner l’équation générale de la caractéristique d’un électrolyseur.
P
N
K
A
B