Tension et intensité Matériel : 2 lampes (3.5 V et 6 V), 2 supports de lampes, 1 pile plate, 1 multimètre, 1résistance variable d environ 10 Ω. Rappel d électricité :.a Qu est-ce que l électricité? L électricité est un déplacement de charges électriques (électrons dans les métaux, ions dans les solutions et l air).b ntensité électrique L intensité électrique c est le nombre de charges qui passent par seconde en un point du circuit. utrement dit c est le débit de charges. L intensité se mesure en ampère () avec un ampèremètre branché en série. + - B : intensité en Q : quantité de charge en coulomb (C) T : temps en seconde (s) F E D C ci l intensité est la même dans tout le circuit..c Tension électrique U La tension U B est la différence de potentiel V - V B entre deux points et B du circuit. C est la tension qui est responsable du déplacement des charges électriques.c.1 Convention générateur B En convention générateur la tension U B (positive) est dans le même sens que le courant Pour mesurer U B on met la borne Com du voltmètre en B et la borne V en Première S 2007 Page 1 Lycée Racan
.c.2 Convention récepteur En convention récepteur la tension U B (positive) est dans le sens inverse du courant B Pour mesurer U B on met la borne Com du voltmètre en B et la borne V en.d nalogie entre potentiel de pesanteur et potentiel électrique On peut faire une analogie entre l altitude (le potentiel de pesanteur est lié à l altitude) et le potentiel électrique (en volt) + - B Potentiel en V V U FE= V F V E F E D M C V E U DC = V D V C U FE = V F V E U DC = V D V C V B F E D Vidéo CPS.e Puissance et énergie La puissance c est l énergie mise en jeu par unité de temps C Position dans le circuit En électricité en courant continu : P : en watt (W) E : énergie en joule (J) T : temps en seconde (s) P : en watt (W) U : tension en volt (V) : intensité en ampère () L énergie électrique est donnée par la relation : Première S 2007 Page 2 Lycée Racan
Mesures de tensions et de potentiel électrique. 1) Mesurer la tension Upn aux bornes d une pile plate : Upn Utiliser la fiche technique de votre livre p.278. On précise que P est la borne + et N la borne - Upn =...V Upn P + - N 2) nverser les branchements aux bornes de la pile et mesurer la tension Unp Unp = V 3) Que peut-on dire des tensions mesurées? 4) On représente Upn avec le fléchage suivant : Donner la représentation de Unp sur le même schéma. Upn P + - N 5) Pour mesurer Upn, à quelle borne ( V ou com) du voltmètre doit on brancher le point P?. 6) Réaliser le montage ci-dessous : Mesurer les tensions : P G N U PN = U P =. U B =. 10 Ω B C (6V; 0,1 ) (3,5 V ; 0,15 ) U BC =. U CN =. Orienter le circuit (dessiner le sens du courant) et flécher les tensions Première S 2007 Page 3 Lycée Racan
7) Quelle remarque peut-on faire sur ces tensions? On considère qu une tension (notée U) est une différence de potentiel (noté V), ainsi U PN = V P - V N. 8) Quel est le potentiel des points P,,B,C si le potentiel de N est nul? nalogie avec l eau : On dit qu une tension électrique est «différence de potentiels». Pour mieux comprendre cette notion, utilisons une analogie avec l eau. Dire qu il y a une tension entre les bornes d une pile signifie qu il y a une différence d état électrique entre ces deux points. On dit qu il y a une différence de potentiels. Si ces deux points sont reliés par un conducteur, cette différence d état est la cause de la circulation d un courant électrique caractérisé par son intensité (débit de charge par unité de temps à travers une section du conducteur). Un bassin de canoë- kayak est caractérisé par une différence d altitude entre le départ et l arrivée. Cette différence d altitude est la cause de circulation d eau (courant caractérisé par un débit d eau) du point le plus haut vers le point le plus bas. Pour que la circulation se poursuive, il faut un système capable de remonter l eau pour fermer le circuit. Dans l analogie étudiée, quel est l équivalent de la tension? Du générateur? Rechercher les autres équivalences dans cette analogie. En électricité Tension Générateur vec l eau altitude Débit d eau Etude de transferts d énergie : rendement d une conversion Un moteur convertit de l énergie électrique en énergie due au mouvement appelée énergie mécanique. Première S 2007 Page 4 Lycée Racan
ller au poste ou est monté le dispositif d une petite masse remontée par un moteur. On veut remonter la masse avec le moteur électrique alimenté en 6 V continu 1. Schématiser le montage électrique ci contre : llumer le voltmètre et l ampèremètre qui mesure la tension U aux bornes du générateur et l intensité qui traverse circuit. Déclencher le chronomètre dès que le générateur est allumé. 2. Masse de la charge (masse marquée) m =. 3. Mesurer U =. 4. Mesurer =.. 5. Mesurer la durée de la montée de la charge : Δt =...a Exploitation : 1) Calculer l augmentation d énergie potentielle de pesanteur de la masse. 2) On rappelle que l énergie fournie par le générateur est We = U Δt. Calculer cette énergie. Le moteur électrique n est pas parfait, il y a des pertes d énergie. Ci-dessus un diagramme représente la répartition des différentes formes d énergie Energie électrique W e =... Energie mécanique Em =... Energie thermique: Effet joule Energie cinétique Ec Energie potentiel Ep Travail des forces de frotements W f =... Première S 2007 Page 5 Lycée Racan
Le but d un moteur électrique est de fournir de l énergie mécanique, autrement dit un travail mécanique. Si le moteur est performent il aura un rendement de 100 %, c'est-à-dire que toute l énergie électrique sera transformée en énergie mécanique. On définit le rendement du moteur : 3) Proposer une méthode pour évaluer le travail des forces de frottement W f (on négligera l énergie thermique ici) 4) En déduire l énergie mécanique fournie dans la première expérience (levée de la masse) et montrer que : 5) Le rendement trouvé indique t-il que les pertes d énergie sont faibles ou importantes? V Quelle est la loi de fonctionnement d une pile plate? Réaliser le montage suivant : P + - N V 1. Schématiser le sens du courant dans ce circuit. 2. En faisant varier l intensité dans le circuit avec la résistance variable d environ 20 Ω, mesurer U PN en fonction de. 3. Représenter U PN en fonction de. 4. Montrer alors que U PN s écrit sous la forme : U PN = E r où E et r sont des constantes. 5. Donner alors la valeur de E (appelée force électromotrice ) E = V r (résistance interne de la pile) : r =.. Première S 2007 Page 6 Lycée Racan