mettre en évidence l`effet Joule

Objecfs : Praquer une démarche expérimentale pour : mere en évidence l’eet Joule ; exprimer la tension aux bornes d’un générateur
et d’un récepteur en foncon de l’intensité du courant électrique.
A / MISE EN ÉVIDENCE DE L’EFFET JOULE
Le passage du courant électrique dans un circuit provoque un eet thermique bien connu sous le nom « d’eet joule ». Quel est
le lien entre intensité du courant et eet joule ?
Le montage proposé va nous permere de mesurer l’évoluon de la température d’une quanté d’eau dans laquelle est plongé
un conducteur ohmique. Nous ferons varier l’intensité aux bornes de ce conducteur ohmique.
I / Montage expérimental
Réaliser le montage suivant et faites vérier
On place un générateur (6V) en série avec une résistance immer-
geable et un rhéostat (résistance variable qui va permere de faire varier
l’intensité dans le circuit). Placer un ampèremètre pour mesurer l’intensité.
(che méthode p)
Trois pet béchers sont remplis de 20 mL d’eau (mesurée à l’éprou-
vee graduée)
Une sonde thermométrique permet de mesurer la température de
l’eau dans les béchers.
Recopier le schéma du montage sur votre compte rendu
1°) Plonger le conducteur ohmique dans le grand bécher rempli d’eau
mere en route le générateur de régler rapidement l’intensité dans le circuit
à I=1,0 A. Éteindre le générateur.
2°) Plonger le conducteur ohmique dans le premier pet bé-
cher .Relever la température iniale Ti
3°) Allumer le générateur et le chronomètre en même temps. Relever
la température Tf au bout de 30 secondes et éteindre le générateur.
Recommencer les étapes 1 à 3 pour I= 1,2 A et I= 1,4 A en plongeant
la résistance dans les deux autres pets béchers.
II / Exploitaon :
1°) Observer
a) Reproduite et compléter le tableau ci-contre
b) Décrire l’évoluon de la variaon de température ΔT, lorsque
l’intensité I du courant traversant le conducteur ohmique augmente.
2°) Interpréter
La conversion d’énergie dans le conducteur ohmique est appelée « eet Joule ».
a) Quelle est l’origine de l’énergie reçue par le conducteur ohmique ?
b) A quelle pare du montage expérimentale cee énergie est-elle transférée ? Quel est l’eet de ce transfert d’énergie ?
Comment nomme-t-on cee énergie ?
c) En étudiant le protocole expérimental, expliquer comment varie l’énergie dissipée par le conducteur ohmique (pendant une
même durée) et l’intensité du courant dans le circuit ?
3°) Conclure
a) Résumer le lien entre l’intensité du courant et l’énergie dissipée par eet joule
Dans les cas suivants, indiquer si l’eet Joule est recherché ou gênant : une plaque chauante, un microprocesseur, un moteur
électrique, une lampe a incandescence.
PARTIE AGIR CH17 ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE EFFET JOULE
TENSION AUX BORNES D’UN GÉNÉRATEUR ET D’UN RÉCEPTEUR
Ti Tf ΔT = Tf - Ti
I=1,0 A
I= 1,2 A
I= 1,4 A

B / MESURE LE LA TENSION AUX BORNES D’UN GÉNÉRATEUR (UNE PILE) ET D’UN RÉCEPTEUR
Étudions l’évoluon de la tension aux bornes d’un générateur et aux bornes d’un récepteur en foncon de l’intensité du courant qui
la traverse.
I/ Montage expérimental et mesures :
Le circuit est composé d’une pile plate (4,5V ou 9V selon disponibilité), placée en série avec un rhéostat permeant d’ajuster
les valeur de l’intensité I, d’un ampèremètre, et d’un récepteur : un conducteur ohmique de résistance R= 10 . Deux voltmètres sont
branchés en dérivaon pour mesurer la tension aux bornes de la pile (UG) et aux bornes du conducteur ohmique (UR).
1°) Réaliser le schéma du montage. Préciser le sens du courant et la place des bornes A,V, et COM des appareils de mesure.
2°) Réaliser le montage et faites vérier
3°) Faire varier la valeur de l’intensité I de 0 à 0,4 A, en ajustant le rhéostat et relever les valeurs de UG et UR. . Réaliser 8 me-
sures. Rassembler les résultats dans un tableau.
4°) Ouvrir le logiciel Atelier Scienque et entrez vos valeurs dans un tableur. Réaliser les graphiques UG =f(I) et UR =f(I)
II/ Observer et Interpréter :
1°) Cas du conducteur ohmique :
a) Décrire l’allure de la courbe obtenue. Proposer une modélisaon et une équaon pour la courbe obtenue.
b) Retrouve-t-on la loi d’Ohm ? En donner un énoncé et une formule avec les unités
c) Calculer la valeur de R et la comparer la valeur proposée par le constructeur.
2°) Cas de la pile
a) Décrire l’allure de la courbe obtenue.
b) On propose lde modéliser la droite obtenue par l’équaon UG = E -rxI
E est appelée force électromotrice (fem) du générateur, et représente la valeur de la tension en circuit ouvert.
r désigne la résistance interne de la pile.
Retrouver la valeur de E et r à parr du graphique
III/ Conclusion
Quelles sont les diérences entre un générateur et un récepteur ?
Compétences mises en œuvre au cours de l’activité expérimentale
Compétence Auto-évaluation Évaluation Compétence Auto-évaluation Évaluation

LE MULTIMETRE Compléter le tableau de synthèse ci-dessous
Grandeur (nom+ symbole)
Unité (nom+ symbole)
Schéma électrique
Nom de la fonction et bran- chement dans le circuit
Bornes du multimètre
Couleur de la Zone du sélecteur
Tension (……) Borne COM vers pôle …. du géné-
rateur. Borne ……… vers le pôle …. du générateur
……………( A )
…………………………….
……………………………. ………………………….. ……………………………..
Rose
Fonction Ohmmètre.
Pas de circuit R branchée directement aux bornes de l’appareil.
Remarque : le sélecteur est toujours placé en premier sur le plus grand calibre puis on diminue la valeur du calibre jusqu'à obtenir la valeur immédiatement supé- rieure à la valeur mesurée. Pour une mesure d’intensité, Si on utilise les bornes COM et 10A :un seul calibre possible : le calibre rouge 10A. La mesure se fait en am- pères. Si la valeur lue est inférieure au plus petit calibre noir (200m ou 2000m suivant les appareils soit 0,2 ou 2A), utiliser alors les bornes COM et mAB, le sélecteur sur l’un des trois calibre disponible; la mesure se fait en milliampères. (1mA = 0, 001 A) La fonction ohmmètre ne sert qu’à mesurer la valeur d’une résistance. Elle n’est d’aucune utilité dans un circuit.

MATÉRIEL
Par paillasse (x8)
Rhéostat
Résistance immergeable
Fils de connexion
3 multimètres
Eprouvette 20 mL
Un grand becher (250 mL)
3 petits béchers 50 mL
Une potence avec grosse pince orange pour tenir la resistance immergeable
Sonde thermométrique
Générateur 6V
Pile 4,5V ou 9V
Boite AOIP 10 Ohm