TP 23 : loi d`Ohm et effet Joule
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NOM : Prénom : 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 : 1S – L’énergie – 16. L’énergie électrique Page |2 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 : Ordinateur G Interrupteur K Calorimètre Résistance à immersion Une résistance à immersion est 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 (vérifier que le capteur est détecté) puis on règle l’acquisition 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 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 ? ................................................................................................................................................................................ Afin de tracer la « courbe » correspondante, lancer, dans le menu Traitement, Traitement la Modélisation : glisser alors la courbe sélectionnée (icône icône ~ verte) verte et sélectionner le modèle affine « a.t+b ». Cliquer alors sur Calculer et sur >> pour afficher le modèle. Notez les valeurs a et b du modèle et imprimer la courbe (avec un titre). ................................................................................................................................................................................ Pourquoi l’eau est-elle placée dans un calorimètre ? ................................................................................................................................................................................ L’eau reçoit-elle de l’énergie ? Sous quelle forme ? ................................................................................................................................................................................ 1S – L’énergie – 16. L’énergie électrique Page |3 On peut démontrer que la puissance PJ reçue par l’eau s’exprime à partir du coefficient directeur a par : a = PJ m.C où m est la masse d’eau et C sa capacité thermique massique. Déterminer la valeur de PJ. ................................................................................................................................................................................ Quelle conversion énergétique est opérée par la résistance en immersion ? Nommer cet effet. ................................................................................................................................................................................ La puissance électrique reçue par la résistance est PR = UR.I. Exprimer PR en fonction de R et I. Calculer PJ. ................................................................................................................................................................................ Comparez PJ et PR. Commentez. ................................................................................................................................................................................ 1S – L’énergie – 16. L’énergie électrique
