U AB. I. D t=RI 2. D t=[ m +m. c]. Dq. Si la loi de Joule est vérifiée, l'augmentation de température doit donc être une fonction linéaire de I 2. b/Tracé de la courbe UAB=f(I). La tension aux bornes d'un conducteur ohmique suit la loi d'ohm La courbe est une droite de pente égale à R. R est voisin de 1, 91 O hms. c/ Complétons le tableau de mesures: Intensité I (A) 61, 0 I 2 1. 1 2. 25 4. 2 6. 25 9. 61 12. 25 Dq(K) 1. 4 3. 1 5. 1 8. 5 12. 2 16 Et traçons la courbe: Dq =f(I 2) Les points de mesure s'alignent bien. La pente de la droite moyenne est 1, 296 Elle est bien en accord avec l'expression précédente. La loi de Joule est donc bien vérifiée. Deux questions…. 1-L'intérêt d'utiliser le pétrole est sa chaleur massique plus faible. Pour une même quantité de chaleur reçue, l'élévation de température sera plus grande et donc plus facilement mesurable. 2-La chaleur cédée par le rhéostat n'est pas récupérée par le calorimètre. Elle ne fait pas partie du bilan thermique de la résistance immergée.
Mettre l'égalité sous la forme: b - Tracer le graphe U AB =f(I), en déduire la résistance du conducteur immergé. c - Tracer Dq =f(I 2). Evaluer le coefficient directeur et comparer avec l'expression théorique. La loi de Joule est-elle vérifiée? Utiliser de préférence un tableur (Regressi ou Excel) pour tracer les graphes afin de modéliser plus facilement les courbes obtenues. d -Encore deux questions..! -Dans quel but, avoir choisi le pétrole plutôt que de l'eau? -Pour expliquer l'imprécision de la vérification de la loi, un élève avait suggéré qu'elle pouvait être due en partie à l'échauffement du rhéostat. Pour lui, la quantité de chaleur (assez considérable) libérée dans ce rhéostat de 1kW devait être prise en compte pour la vérification de la loi. Quand pensez-vous? Correction: a/Loi de Joule: L'énergie électrique reçue pendant D t = quantité de chaleur cédée par la résistance. Les échanges de quantité de chaleur avec l'extérieur du calorimètre étant nuls, cette quantité de chaleur est intégralement reçue par le calorimètre et ses accessoires.
Les physiciens ont bien étudié un moyen de s'en affranchir: la supraconductivité, mais les applications de celle-ci ne sont pas pour demain! 2-Enoncer la loi de Joule par une phrase simple. 3- Schéma du montage à réaliser pour vérifier la loi: Questions sur le montage: Préciser le rôle du rhéostat Rh, du calorimètre, de l'agitateur 4/Protocole expérimental: a/ Verser une masse m =200g de pétrole à usage domestique dans le calorimètre (relever la valeur exacte de la masse de liquide introduite). b/ Pour chaque mesure, procéder de la manière suivante: · Régler rapidement, à l'aide du rhéostat, la valeur de l'intensité I, puis ouvrir le circuit (interrupteur). Relever la température q i d'équilibre thermique du calorimètre. · A la date ti=0, fermer l'interrupteur et déclencher le chronomètre. Relever les valeurs de U AB et de I. A la date t f = 6 min=360s, ouvrir l'interrupteur. Noter la température (lorsqu'elle passe par son maximum). Avant toute mesure de température, agiter le liquide!
Exercices à imprimer pour la première S – Loi d'Ohm – Effet joule Exercice 01: Fer à repasser Un fer à repasser de résistance 60 Ω est traversé par un courant d'intensité I = 5 A. a. Calculer la puissance dissipée par effet Joule. b. Calculer l'énergie dissipée par effet Joule pour une 1. 5 heures de repassage. Exercice 02: Conducteur ohmique. Un conducteur ohmique de résistance égale à 500 Ω est inséré dans un circuit dans lequel circule un courant électrique d'intensité I = 35 mA. Sa puissance maximale admissible est de 0. 75 W. Représenter le schéma de ce circuit, en particulier les appareils de mesure nécessaires pour mesurer l'intensité I du courant dans le circuit et la tension aux bornes du conducteur ohmique en précisant le sens de branchement permettant d'obtenir une valeur positive. Calculer la puissance électrique fournie à ce conducteur ohmique. c. Calculer la valeur de la tension aux bornes du conducteur ohmique. d. Déterminer la tension maximale à laquelle peut être soumis ce dipôle.
La résistance du bobinage vaut 5 Ω. En régime normal, le courant traversant le moteur vaut 1 A. Quelle est la tension contre-électromotrice et la puissance mécanique? Que vaut le rendement du moteur? Rép. 25 V, 25 W, 83%.
Extrait de l'ouvrage Électricité, de J. -A. Monard, Bienne 1976. Effet Joule Le passage d'un courant dans un conducteur produit un dégagement de chaleur. On donne à celui-ci le nom d'effet Joule. Le travail effectué par le champ électrique lors du déplacement d'une charge q est égal au produit de la charge par la tension relative au chemin qu'elle parcourt. A = q U Le champ transporte une charge It le long d'un chemin entre les extrémités duquel il y a une tension U = RI. Calculons l'énergie dégagée pendant un temps t dans une résistance R traversée par un courant I: A = U I t = R I 2 t Ce travail correspond à une apparition d'énergie cinétique des particules, c'est-à-dire à une apparition d'énergie thermique. Il y a simultanément disparition d'énergie électrique. Exercice 1 Un radiateur électrique porte les indications suivantes: 220 V, 1200 W. Quelle est sa résistance? Rép. 40. 3 Ω Exercice 2 Un générateur a une tension électromotrice de 6 V et une résistance interne de 2 Ω. Quel est le courant maximum qu'il peut débiter?
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