Bilan de puissance dans un circuit électrique

A savoir

Rien ne se perd, tout se transforme : cette citation de Lavoisier, grand chimiste français, peut être transposée aux énergies et puissances.

Si un dispositif absorbe de l’énergie (chimique, électrique…), l’intégralité sera convertie en d’autres formes d’énergie (chimique, électrique, thermique…) que l’on peut classer en 2 catégories :

Energie utile : Energie qui nous est utile. Exemple : Une LED fournit de l’énergie lumineuse qui nous est utile.

Energie perdue : Energie qui se dissipe sous forme de chaleur. Exemple : une LED va chauffer : ce n’est pas sa fonction principale.

E (absorbée) = E (utile) + E (perdue)

On résume cela par un diagramme :

L'effet Joule

Tout dipôle électrique (lampe, fil pile…) traversé par un courant électrique résiste au passage du courant électrique.

Les dipôles ont donc une résistance interne “r” ou “R” qui dissipera de l’énergie sous forme de chaleur (=énergie thermique) ; énergie qui est perdue.

Cette perte d’énergie thermique (=chaleur) se calcule grâce à la formule : P = R • I2

Classe inversée - Bilan de puissance

A l’aide de la simulation d’expérience “Kit de construction de circuit” ci-dessous, réalisez le travail demandé sous l’animation.

Kit de construction de circuit

Cette simulation vous permet de créer des circuits électriques et d’effectuer des mesures d’intensité du courant et de tension électrique.

  • Travail n°1 :

Réaliser le circuit électrique en série comprenant une pile, une lampe, un résistor et des fils.

En cliquant sur les dipôles, vous pouvez régler certaines grandeurs les caractérisant :

  • Pile : “Tension” laissez la à 9V et  “Résistance de la batterie”, réglez celle-ci sur 2 Ω.
  • Lampe : “résistance” à 5 Ω
  • Résistor ; Laisser à 10 Ω
  • Fils : Pas de résistivité à régler.

Mesurer la tension U(dipôle) pour tous les dipôles avec un voltmètre et l’intensité I qui circule dans le circuit avec un ampèremètre.

Rappel : L’intensité dans un circuit en série est la même partout.

  • Consignez vos mesures dans un tableau comme ci-dessous puis calculer les puissances pour chaque dipôle.

  • Comparer la puissance fournie par le générateur avec l’ensemble des puissances consommées par les dipôles passifs. Conclusion. 

Travail n°2 :

A partir de vos mesures et du circuit du travail n°1, calculer la perte par effet joule (voir en début de page) pour chacun des dipôles.

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