BEP Métiers de l électrotechnique EFFET JOULE

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Nathalie Alain
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1 Classe : 2ME BEP Métiers de l électrotechnique EFFET JOULE Lieu : Salle de cours & salle de mesures Objectif Identifier la notion d effet joule et de puissance dissipée dans un résistor. Savoirs : S 0.1 : Circuits parcourus par un courant continu : - Puissance et énergie. Prérequis Résistance, puissance électrique. Livre de cours : PARTIE 2 : L Effet joule. Fiches guide Sujets d expérimentations Etapes du déroulement : On donne On demande On exige Répondre aux questions posées dans le document en se referant au livre de cours. Réaliser les expérimentations en salle de mesures. Connaître la relation entre la puissance, la résistance et l intensité responsable de la dissipation thermique par effet joule : P=RI² Etape On donne On demande On exige Condition & lieu 1 Fiches de cours Vidéo EP12 : Les 3 emplois de l électricité. 2 Expériences : - Mesurer la puissance et comparer avec la dissipation thermique 3 Livre NATHAN chap. : PARTIE 2 : L Effet Participation aux questions posées par la vidéo Avant de démarrer. Participation à l expérience : joule. 4 Fiche de cours : Répondre aux questions posées dans la fiche en se referant au livre de cours. Retenir les points importants, se faire expliquer les termes techniques inconnus. Classe Notion d effet joule Classe groupe Tableau de mesures à compléter. Lire le chapitre correspondant. Le chapitre est lu Maison 5 Exercices d application Faire les exercices donnés en fin de chapitre. Faire exercice complémentaire donné en fin de séance. 6 Synthèse et correction Participer à l élaboration collective de la synthèse. 7 Evaluation Revoir l essentiel à retenir donné dans le support de cours. Au travers du travail sur document, les relations entre puissance et énergie sont apprises Les réponses sont complètes et correctes. Maison ou classe Classe Vérifier et revoir les erreurs Classe Evaluation portant sur les 30 mn cours Résistance et loi d ohm en & variation résistance. groupe Expériences associées : THEME D1 : Déterminer la puissance installée d une habitation TP8 : Mesure de puissance TP9 : Mesure d énergie Durée : 4h Références : Capacité Fonction Compétences C1 S informer F1 Organisation C1-1 Décoder les schémas, plans et descriptifs. C1-2 Prendre en compte les consignes verbales et écrites. Fiche n 1

2 L EFFET JOULE INTRODUCTION 1 La circulation du courant électrique provoque des échauffements. L énergie produite par ce dégagement de chaleur est appelé effet joule. Echauffement d un corps AVANT DE DEMARRER Pour échauffer un corps, il faut fournir une certaine quantité d énergie. Cette quantité d energie à fournir varie en fonction de la substance à chauffer. Comment appelle-t-on la caractéristique des matériaux liée a l échauffement? Indiquer son symbole et l unité correspondante. Compléter le tableau suivant : Substance Air Pétrole Or Cuivre Aluminium eau C (en J.kg -1.K -1 ) Energie thermique nécessaire. Donner la formule de l énergie thermique d un corps : avec Application : Quelle est la quantité d énergie nécessaire pour chauffer un conducteur de cuivre d un poids total de 1Kg à une température de 80 C? Fiche n 2

3 A SAVOIR LOI DE JOULE. Energie thermique. Lorsque le courant électrique traverse un élément conducteur, il se produit un dégagement de chaleur, donc d énergie thermique. Donner la formule mathématique correspondant à cette énergie : avec Puissance dissipée par effet joule. Sachant que W=Pxt, Donner la formule correspondant à la puissance thermique dissipée en fonction de l intensité: P= avec APPLICATION DE L EFFET JOULE. Indiquer pour quel type de récepteur la formule P=RI² est applicable et quelle condition il faut remplir : Citer différents exemples de récepteurs répondant à cette condition : Pour un récepteur purement résistif, quelle égalité peut-on écrire? PERTES PAR EFFET JOULE. Nous avons vu dans le cours sur la puissance, qu il y avait toujours, dans le cas d une transformation d énergie, une partie de l énergie perdue sous forme de chaleur. Quelle expression utilise-t-on pour nommer ces pertes thermiques? Fiche n 3

4 Sachant que Pa = Pu + Pp, remplacer Pa et Pp dans la formule ci-dessous : Faire le schéma de bilan des puissances ci-dessous en indiquant la puissance utile Pu, la puissance électrique absorbée Pa et les pertes par effet joules Pp. Récepteur électrique Application ion : Problème n 1 : Un moteur électrique alimenté sous 230V absorbe une puissance électrique de 1,5KW La résistance interne de l appareil est de 5,29Ω 1) Calculer l intensité traversant le moteur. 2) Calculer les pertes par effet joule. 3) Calculer la puissance utile du moteur. 4) Calculer le rendement de la machine. Problème n 2 : Un chauffe eau contient 300l. Quelle énergie est nécessaire pour élever la température de l eau de 13 C à 60 C? (1l d eau = 1Kg) Fiche n 4

5 L EFFET JOULE. A RETENIR Energie thermique : Expression de l énergie thermique : Correspondances d unités : 1Wh = J 1 cal = J Puissance thermique : Energie thermique nécessaire à l élévation de température d un corps : Expression du bilan de puissances en termes de pertes par effet joule : Fiche n 5

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