Physique °1 Puissance et énergie électrique- conductibilité électrique- dipole passif(1)

Lycée secondaire Faedh
Matière : Sciences Physiques
Série de révision n°1
Physique
Prof : M.OMRI
Niveau : 2ème SC
Puissance et énergie électrique- conductibilité électrique- dipole passif(1)
Essentiel à retenir :
𝑈 𝑒𝑛 𝑉
En courant continu La puissance électrique P reçue par un récepteur est 𝑃 = 𝑈. 𝐼 𝐼 𝑒𝑛 𝐴
𝑃 𝑒𝑛 𝑊
𝑈 tension aux bornes du récepteur et 𝐼 intensité du courant qui le traverse
* L’énergie électrique𝐸𝑒 consommée par une portion d’un circuit 𝐸𝑒 = 𝑃. 𝑡 = 𝑈. 𝐼 . 𝑡
- 𝐸𝑒 est en joules (𝐽) si 𝑃 est en 𝑊 et 𝑡 est en 𝑠.
- 𝐸𝑒 est en watt heure (𝑊ℎ) si 𝑃 est en 𝑊 et 𝑡 est en heures.
- 1 𝐾𝑊ℎ = 1000 𝑊ℎ = 1000.3600 𝑊. 𝑠 = 36. 105 𝐽 𝑒𝑡 1𝐽 =
1
36.10 5
𝐾𝑊ℎ
Exercice 1 :
On réalise le circuit électrique suivant.
- Le générateur maintient entre ses bornes une tension
constante 𝑈𝑃𝑁 = 12 𝑉 .
- L'ampèremètre indique 𝐼 = 0,5𝐴.
- Le voltmètre indique 𝑈1 = 6𝑉 .
1) a. Déterminer les puissances électriques :𝑃 fournit par le
générateur et 𝑃1 reçue par la lampe.
b. Déduire la puissance 𝑃2 consommée par le moteur.
2) Le moteur porte les indications suivantes : (6 𝑉 ; 3 𝑊).
a. Que signifient ces indications.
b. Montrer que le moteur fonctionne dans des conditions optimales.
3) La puissance mécanique du moteur est 𝑃𝑚é𝑐 = 2 𝑊 .
a. Déterminer la puissance dissipée par effet joule dans le moteur.
b. Déterminer l'énergie thermique dissipée par le moteur pendant 10 minutes de fonctionnement.
Exercice 2 :
La notice d’un lave-linge comporte les indications suivantes : Alimentation 220 𝑉
2200 𝑊.
1) Que représente chaque indication ?
2) Calculer l’intensité du courant qui traverse le lave-linge lorsqu’elle fonctionne en mode
normal.
3) Calculer l’énergie électrique consommée par le lave-linge pendant deux heures de
fonctionnement en joule puis en 𝐾𝑊ℎ.
4) Sachant que le prix d’un 𝐾𝑊ℎ est de 120 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑚𝑒𝑠, Calculer le prix d’énergie consommée
par le lave-linge pendant un mois si ce dernier fonctionne en moyenne une heure par jour.
Exercice 3 :
Un circuit série comprend : une pile, une lampe, un moteur, un ampèremètre, un voltmètre et un
interrupteur.
1) Faire le schéma du circuit qui permet de mesurer, la puissance consommée par le générateur.
2) Quels sont les effets du courant présent dans le circuit ?
3) Sachant que l'échelle de l'ampèremètre comporte 100 divisions, le calibre utilisé est : 𝐶 = 3𝐴 et
l'aiguille se fixe sur la graduation 75. Calculer l'intensité du courant qui traverse ce circuit.
4) Sachant que le voltmètre indique 8𝑉, Calculer la puissance du générateur.
5) Déterminer la tension aux bornes de la lampe sachant que celle aux bornes du moteur est de 6𝑉.
6) Calculer les puissances consommées par la lampe et le moteur.
7) En déduire les énergies consommées par la lampe et le moteur en 10 minutes.
Exercice 4:
On considère un circuit formé par un générateur, une lampe et un moteur électrique comme
l’indique la figure ci-contre :
On donne 𝐸 = 12𝑉 ; 𝐼1 = 0,4𝐴
1) En appliquant la loi des mailles,
déterminer la tension 𝑈1 aux bornes
de la lampe puis déduire la puissance
𝑃1 qui la consomme.
2) A l’aide d’un wattmètre on mesure la
puissance consommée par le moteur
on trouve 𝑃2 = 7,2𝑊.
a- Indiquer sur le schéma du circuit le branchement de cet appareil.
b- Calculer la tension 𝑈2 aux bornes du moteur et ne déduire l’intensité du courant 𝐼2 qui le
traverse.
3) Calculer l’intensité du courant 𝐼 fournie par le générateur et en déduire sa puissance 𝑃.
4) Sur la lampe on lit les indications suivantes : 10𝑉 ; 4𝑊. Que signifient ces indications ?
La lampe fonctionne-t-elle normalement ?
5) Calculer en joule (𝐽) puis en 𝐾𝑊ℎ l’énergie 𝑊 consommée par le moteur pendant une durée
de temps 𝛥𝑡 = 3𝑚𝑖𝑛
Exercice n°5 :
On considère le montage de la figure ci-contre où 𝑅1 , 𝑅2 et 𝑅3 sont trois résistors.
1) La mesure de la tension aux bornes de 𝑅1 donne 𝑈1 = 5 𝑉, celle aux bornes de 𝑅3 est
𝑈3 = 12𝑉.
a- Représenter sur le schéma du circuit les
appareils de mesures convenables permettant
de mesurer les tensions 𝑈1 et 𝑈3 .
b- Déterminer la tension 𝑈𝑃𝑁 aux bornes du
générateur et la tension 𝑈2 aux bornes de 𝑅2 ?
2) L'ampèremètre 𝐴 indique le passage d'un
courant d’intensité 𝐼 = 0,5 𝐴, et l'ampèremètre
𝐴1 est un ampèremètre à aiguille, il est réglé
sur le calibre 0,3 𝐴, son aiguille s'arrête
indique la graduation 20 sur l'échelle 30.
a- Rappeler la loi des nœuds.
b- Déterminer les valeurs des intensités des courants 𝐼1 et 𝐼3 traversant respectivement les
résistors 𝑅1 et 𝑅3 .
c- Déduire l'intensité du courant 𝐼2 traversant le résistor 𝑅2 .
d- Déterminer les valeurs des résistors 𝑅1 , 𝑅2 et 𝑅3 .
3) a- Calculer les puissances 𝑃1 , 𝑃2 et 𝑃3 reçues par les résistors 𝑅1 , 𝑅2 et 𝑅3 .
b- Déterminer l'énergie électrique consommée par chacun de ces résistors au bout de trois
quarts d'heure de fonctionnement.
4) Cette énergie est-elle transformée par ces résistors. En déduire le type de ces dipôles
Exercice 6 :
Deux conducteurs ohmiques 𝐷1 et 𝐷2 , de résistances respectives 𝑅1 et 𝑅2 , sont utilisés séparément,
sous la même tension 𝑈 = 3𝑉. On mesure à l’aide d’un milliampèremètre les intensités des
courants qui les traversent : on trouve 𝐼1 = 441 𝑚𝐴 𝑒𝑡 𝐼2 = 136 𝑚𝐴.
1) Calculer les valeurs de 𝑅1 et 𝑅2 .
2) Quel est le dipôle le plus conducteur ?
Exercice 7 :
Pour un dipôle D, on mesure différents points de fonctionnement et on dresse le tableau
suivant :
1)
2)
3)
4)
5)
Représenter le schéma du montage qui permet d'effectuer ces mesures.
Tracer la caractéristique intensité-tension du dipôle D.
S'agit-il d'un conducteur ohmique ? Justifier.
Déterminer graphiquement la résistance du dipôle D.
Déterminer l'intensité du courant 𝐼 qui traverse le dipôle lorsqu'on maintient entre ses bornes
une tension 𝑈 = 3 𝑉,
a. par le calcul.
b. par la méthode graphique.
Exercice 8 :
1) Déterminer graphiquement les valeurs
des deux résistances 𝑅1 et 𝑅2 .
2) Déterminer la valeur de la résistance
équivalente (voir manuel scolaire) à
l'association de 𝑅1 et 𝑅2 en série, puis
celle de leur association en dérivation.
3) Tracer les deux caractéristiques de ces
deux résistances équivalentes sur le
même graphe ci-dessus.