Chapitre 8 : Les récepteurs électriques - Physagreg
Ce chapitre nous permettra aussi de revoir les bases de l’électricité I Tension électrique en courant continu : 1) Définition : La tension électrique U AB entre deux points d’un circuit est la différence de potentiel électrique entre ces deux points : C’est une grandeur algébrique ce qui signifie que U AB >0 si V A>V B
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Cours Ch1 LE CIRCUIT ELECTRIQUE - Physique-Chimie
Cours Ch 1 LE CIRCUIT ELECTRIQUE Objectifs du chapitre 1 d’électricité: -Réaliser un circuit simple -Schématiser un circuit -Approcher la notion de court-circuit Oral : ce qu’est un générateur et un récepteur, allumer une lampe avec une pile, ce qu'est un circuit ouvert et un circuit fermé
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Classe de 1ère S Chapitre 8
Physique
1Chapitre 8 : Les récepteurs électriques
Introduction :
Nous allons à présent aborder la partie électrodynamique du programme en commençant ici par l"étude des récepteurs.On s"intéressera tout particulièrement à l"aspect énergétique des choses et on verra un effet
très important caractérisant les phénomènes électriques : l"effet Joules. Ce chapitre nous permettra aussi de revoir les bases de l"électricité.I Tension électrique en courant continu :
1) Définition :
La tension électrique U
AB entre deux points d"un circuit est la différence de potentielélectrique entre ces deux points :
C"est une grandeur algébrique ce qui signifie que UAB>0 si VA>VB
UAB<0 si VA Rq : le potentiel électrique d"un point est en quelque sorte son " niveau » d"électricité. 2) Mesure et représentation :
La tension électrique se mesure en volt (V) à l"aide d"un voltmètre que l"on branche en dérivation sur les deux points considérés : II Intensité électrique en courant continu : 1) Définition :
Son existence est due à un ensemble de particules chargées qui se déplacent : Dans un conducteur métallique il s"agit d"électrons, dans une solution il s"agit d"ions. 2) Mesure et représentation :
Un courant électrique s"établit dans un circuit à deux conditions : · Il faut que celui-ci comporte un générateur. · Il faut que le circuit soit fermé.
L"intensité du courant se mesure en ampère (A) à l"aide d"un ampèremètre branché en série dans le circuit considéré : Le sens conventionnel du courant est de la borne positive à la borne négative.
UAB = VA - VB
+ _ UAB AB UAB = - UBA
+ _ I>0 R Classe de 1ère S Chapitre 8
Physique
2 III Les récepteurs :
1) Définition :
Un récepteur est un dipôle qui reçoit de l"énergie électrique et qui la convertit en une autre
forme d"énergie. 2) Des exemples :
Fiche élève 1
La résistance : La lampe : Le moteur : L"électrolyseur : 3) La convention récepteur :
Lorsque nous étudions un récepteur à l"intérieur d"un circuit électrique, on adopte une
convention régissant le sens des flèches de U et I : La flèche représentant U doit faire face à celle qui représente I, c"est la convention récepteur U est alors positive. Energie
électrique
reçue : W e Transfert
thermique : Q We = Q Résistance
We Energie de
rayonnement : W r We = Wr + Q Lampe
Transfert
thermique : Q We Travail
mécanique W We = W + Q Moteur
Transfert
thermique : Q We We = ΔEchim + Q
Electrolyseur
Transfert
thermique : Q Energie
chimique varie + _ I R UAB Classe de 1ère S Chapitre 8
Physique
3 IV Energie et puissance transférés à un récepteur : 1) Energie :
Un récepteur soumis à une tension U et parcouru par un courant I reçoit une énergie W pendant le temps Δt telle que :
tIUWeD´´= 2) Puissance :
Elle est donnée par :
t WPD= Remarque : une autre unité d"énergie :
EDF utilise une autre unité d"énergie pour calculer ce que vos récepteurs consomment : Le Kilowattheure (kWh) : 1 kWh correspond une puissance de 1000 watt consommée pendant une heure donc 1kWh = 1000*3600 = 3.6*10 6 J 3) Applications :
Fiche élève 2
Trois récepteurs sont montés en série dans un circuit électrique. L"intensité du courant dans le
circuit, donnée par un ampèremètre, est : I = 238 mA. Les tensions aux bornes des récepteurs sont : pour la résistance U 1 = 3,15 V ; pour la lampe
U 2=2,37V ; pour le moteur U3 = 6,43 V.
a. Calculer l"énergie électrique transférée à chacun des récepteurs pendant 5 min 30,0 s.
b. Faire un schéma du montage et représenter les tensions aux bornes des récepteurs par des flèches. c. Calculer la valeur de la résistance. Réponses :
a. Résistance : We1 = U1.I.Dt = 3,15 ´ 0,238 ´ (5´60+30) = 247 J Lampe : W
e2 = U2.I.Dt = 2,37 ´ 0,238 ´ 330 = 186 J Moteur : W
e3 = U3.I.Dt = 6,43 ´ 0,238 ´ 330 = 505 J b. U : Tension électrique en Volt
I : Intensité en Ampère
W e : Energie électrique en Joules Δt : Tenps du transfert de l"électricité (s) We : Energie électrique en Joules
P : Puissance en Watt
c. U1 = IR´1 R= 3,15 0.238 = 13 W + _ I U1 U2 U3
Classe de 1ère S Chapitre 8
Physique
4 V l"effet joule :
1) Définition :
Tout dipôle parcouru par un courant électrique engendre un transfert thermique vers son environnement : c"est l"effet Joule. 2) Rappel de la loi d"Ohm :
Pour un conducteur résistif :
IRU´=
3) Loi de Joule :
Comme tous les conducteurs possèdent une résistance : L"énergie
tIRtIUWJD´´=D´´=2 est entièrement dissipée dans l"environnement sous forme de transfert thermique. On peut calculer la puissance dissipée par effet Joule : 2IRP´=
4) Conséquences de l"effet Joule :
Applications : Appareil de chauffage : radiateurs, fers à repasser, fours, ... L"éclairage par incandescence : filament d"une lampe... Les dispositifs de sécurité : disjoncteur thermique, coupe-circuit... Inconvénients : Dans tous les dipôles actifs, l"effet Joule représente une perte. Il y a pertes quand il s"agit du transport de l"énergie électrique : lignes à haute tension. Il peut y avoir détérioration lorsque l"échauffement est trop important. U : tension aux bornes du conducteur (V)
I : Intensité traversant le conducteur (A)
R : Résistance du conducteur (Ω)
Exercices n° 12, 14, 18 et 19 p 167-168
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2) Mesure et représentation :
La tension électrique se mesure en volt (V) à l"aide d"un voltmètre que l"on branche en dérivation sur les deux points considérés : II Intensité électrique en courant continu :1) Définition :
Son existence est due à un ensemble de particules chargées qui se déplacent : Dans un conducteur métallique il s"agit d"électrons, dans une solution il s"agit d"ions.2) Mesure et représentation :
Un courant électrique s"établit dans un circuit à deux conditions : · Il faut que celui-ci comporte un générateur.· Il faut que le circuit soit fermé.
L"intensité du courant se mesure en ampère (A) à l"aide d"un ampèremètre branché en série dans le circuit considéré : Le sens conventionnel du courant est de la borne positiveà la borne négative.
UAB = VA - VB
+ _ UAB ABUAB = - UBA
+ _ I>0 RClasse de 1ère S Chapitre 8
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2III Les récepteurs :
1) Définition :
Un récepteur est un dipôle qui reçoit de l"énergie électrique et qui la convertit en une autre
forme d"énergie.2) Des exemples :
Fiche élève 1
La résistance : La lampe : Le moteur : L"électrolyseur :3) La convention récepteur :
Lorsque nous étudions un récepteur à l"intérieur d"un circuit électrique, on adopte une
convention régissant le sens des flèches de U et I : La flèche représentant U doit faire face à celle qui représente I, c"est la convention récepteur U est alors positive.Energie
électrique
reçue : W eTransfert
thermique : QWe = Q Résistance
WeEnergie de
rayonnement : W rWe = Wr + Q Lampe
Transfert
thermique : Q WeTravail
mécanique WWe = W + Q Moteur
Transfert
thermique : Q WeWe = ΔEchim + Q
Electrolyseur
Transfert
thermique : QEnergie
chimique varie + _ I R UABClasse de 1ère S Chapitre 8
Physique
3 IV Energie et puissance transférés à un récepteur :1) Energie :
Un récepteur soumis à une tension U et parcouru par un courant I reçoit une énergie W pendant le tempsΔt telle que :
tIUWeD´´=2) Puissance :
Elle est donnée par :
t WPD=Remarque : une autre unité d"énergie :
EDF utilise une autre unité d"énergie pour calculer ce que vos récepteurs consomment : Le Kilowattheure (kWh) : 1 kWh correspond une puissance de 1000 watt consommée pendant une heure donc 1kWh = 1000*3600 = 3.6*10 6 J3) Applications :
Fiche élève 2
Trois récepteurs sont montés en série dans un circuit électrique. L"intensité du courant dans le
circuit, donnée par un ampèremètre, est : I = 238 mA. Les tensions aux bornes des récepteurs sont : pour la résistance U1 = 3,15 V ; pour la lampe
U2=2,37V ; pour le moteur U3 = 6,43 V.
a. Calculer l"énergie électrique transférée à chacun des récepteurs pendant 5 min 30,0 s.
b. Faire un schéma du montage et représenter les tensions aux bornes des récepteurs par des flèches. c. Calculer la valeur de la résistance.