4C Phy10. Transfert d’énergie à un récepteur électrique

mardi 15 février 2011 par Luc Tartier

Après quelques révisions d’électricité du programme de 3ième année (qui sont à faire par chacun, les rappels au tableau ne suffisent pas !)

I] TPcours (classe réunie...) :

mesures (en annexe) sur l’électrolyseur pour tracer sa caractéristique courant-tension U = f(I).

Nous avons remarqué les choses suivantes :

Au début si la tension est nulle, alors le courant est nul aussi. Mais si on ouvre le circuit pendant l’électrolyse, le courant passe à 0A mais la tension ne redevient pas nulle ! Les produits de l’électrolyse sont présents sur les électrodes, donc l’électrolyseur se comporte comme une pile électrochimique. On a un dipôle actif et non plus passif !

Si on place les éprouvettes pour recueillir les gaz produits, la valeur du courant diminue ou s’annule (voir photo) car la surface utile des électrodes diminue ou les ions ne peuvent plus circuler. Comme pour la cellule de conductimétrie, la résistance interne dépend de la surface et de l’éloignement des électrodes (et de la concentration de la solution).

Téléchargez nos tableaux de mesures et calculer les forces contre électromotrice et les résistances dans les 4 cas. (Lisez la suite de l’article si vous ne savez pas quoi faire avec votre tableur...)

II] Expérience de cours :

Vérification de la Loi de Joule : On apporte de la chaleur avec un résistor plongé dans un calorimètre

	La sonde plongée dans l’eau très froide se réchauffe dans l’air... Mais plongée dans l’eau tiède, elle se refroidit lorsqu’on la sort de l’eau, alors que l’air est plus chaud ! La sonde est encore mouillée et se refroidit en séchant à cause de l’évaporation.
La sonde est maintenant à la température de l’air. On la plonge dans l’eau du calorimètre. La courbe de température est une exponentielle, caractéristique d’un échange thermique par conduction thermique. Cela montre que la sonde elle-même a besoin de temps pour se refroidir et qu’elle cède une certaine quantité de chaleur au système.
	Le programme utilisé permet de donner directement la courbe de la droite si c’en est une. Ici la première partie de la courbe n’est pas linéaire, la droite proposée n’est pas correcte.
Cette fois, on a sélectionné la partie linéaire de la courbe. La droite est correspond à la courbe donc l’équation est utilisable.

Avec un tableur non-scientifique, il faut se débrouiller pour retrouver cette droite...

... ou utiliser un tableur scientifique comme Regressi Junior décrit et à télécharger dans cet article.

Pour l’effet joule, télécharger le fichier joint qui montre qu’aux erreurs de mesure près, toute l’énergie consommée par le résistor a été transformée en chaleur.