TP 23 : loi d`Ohm et effet Joule

N O M : P r é n o m :
1S – L’énergie – 16. L’énergie électrique
TP 23 : Loi d’Ohm et effet Joule
La tension aux bornes d’un dipôle dépend de l’intensité du courant qui le traverse. Pour une résistance, elle
obéit à la loi d’Ohm. D’un point de vue énergétique, l’énergie thermique libérée correspond à l’effet Joule.
A- La loi d’Ohm
1. Tracé de la courbe caractéristique U = f(I)
 Proposer un montage électrique permettant de tracer la caractéristique d’un conducteur ohmique :
 Tracer l’allure de la courbe U = f(I) pour un tel dipôle :
 Enoncer la loi d’Ohm, en précisant les grandeurs et les unités :

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B- Etude énergétique
Nous allons maintenant chercher à déterminer l’énergie thermique fournie par le conducteur ohmique à son
environnement en mesurant la variation de température de l’eau qui l’entoure.
1. L’expérience
Montage :
Une résistance à immersion est plongée
plongéeplongée
plongée dans un calorimètre contenant de l’eau. Elle est reliée à un
générateur continu 12V. Une sonde thermométrique reliée à l’ordinateur est plongée dans le calorimètre.
L’interrupteur reste pour l’instant ouvert.
On lance alors le logiciel LatisPro
LatisProLatisPro
LatisPro (vérifier que le capteur est détecté) puis on règle l’acquisition temporelle
acquisition temporelle acquisition temporelle
acquisition temporelle
pour effectuer une mesure toutes les 2 min, pour une durée de 30 min (ou moins, en fonction du temps restant).
Démarrer l’acquisition F10
F10F10
F10 et fermer l’interrupteur. Notez la valeur de l’intensité du courant I traversant la
résistance à immersion : I = ………………. Agiter régulièrement l’eau pour que la chaleur se répartisse correctement.
2. L’exploitation
 A la fin de l’expérience, que dire des points représentant la température de l’eau θ en fonction du temps ?
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 Afin de tracer la « courbe » correspondante, lancer, dans le menu Traitement
TraitementTraitement
Traitement, la Modélisation
ModélisationModélisation
Modélisation : glisser alors la
courbe sélectionnée (icône ~ verte
icône ~ verteicône ~ verte
icône ~ verte) et sélectionner le modèle affine « a.t+b ». Cliquer alors sur Calculer
CalculerCalculer
Calculer et sur >>
>>>>
>>
pour afficher le modèle. Notez les valeurs a et b du modèle et imprimer la courbe (avec un titre).
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 Pourquoi l’eau est-elle placée dans un calorimètre ?
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 L’eau reçoit-elle de l’énergie ? Sous quelle forme ?
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Résistance à
immersion
Interrupteur
K
G
Calorimètre
Ordinateur

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1S – L’énergie – 16. L’énergie électrique
 On peut démontrer que la puissance P
J
reçue par l’eau s’exprime à partir du coefficient directeur a par :
.
J
P
a
mC
=
où m est la masse d’eau et C sa capacité thermique massique. Déterminer la valeur de P
J
.
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 Quelle conversion énergétique est opérée par la résistance en immersion ? Nommer cet effet.
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 La puissance électrique reçue par la résistance est P
R
= U
R
.I. Exprimer P
R
en fonction de R et I. Calculer P
J
.
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 Comparez P
J
et P
R
. Commentez.
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