On réalise le montage électrique suivant qui est formé par un générateur branché en série avec une lampe, un moteur électrique, un interrupteur K et un électrolyseur.
On ferme l’interrupteur K, que se passe-t-il au niveau de chaque dipôle ? Lorsqu’on ferme le circuit on observe :
Les formes d’énergie qui se produit par chaque dipôle sont :
Le générateur qui fournit de l’énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner les éléments de circuit électrique.
Ce sont des récepteurs électriques.
Un récepteur électrique est un dipôle qui converti l’énergie électrique reçue en une autre forme d’énergie. Par convention, lorsqu’un récepteur (dipôle AB) est parcouru par un courant allant de A vers B, la tension UAB est positive. La flèche représentant UAB est alors dans le sens opposé à celui du courant.
Dipôle en convention récepteur :
L’énergie électrique We reçue par un récepteur pendant la durée ∆t est :
$We=UAB×I×∆t$$
$$W_{e}=U_{A B} \times I \times \Delta t$$
Avec : UAB: est la tension en Volt (V)
I: est l’intensité du courant en ampère (A)
L’unité de l’énergie électrique dans le SI est le joule (J). On utilise souvent une autre unité d’énergie c’est le (kWh) tel que :
$$1KWh=3,6×106J$$
$$1 K W h=3,6 \times 10^{6} J$$
En régime permanent, en courant continue, la puissance Pe transférée à un récepteur est égale au produit de la tension UAB à ses bornes par l’intensité I du courant qui le traverse :
Pe=UAB×I
$$P_{e}=U_{A B} \times I$$
Exprimée en Watt (W).
تطبيق
Un moteur fonctionne sous une tension de 9V, et reçoit une puissance de 1,5W pendant une durée de 2min.
1- Calculer l’énergie électrique reçue par le moteur.
2- En déduire l’intensité du courant qui le traverse.
Réponse:
1- on sait que :
We=Pe×∆t
=1,5×2×60 (on a converti en seconde)
=180J
$$
W_{e}=P_{e} \times \Delta t
$$
$=1,5 \times 2 \times 60$ (on a converti du min a seconde)
$$
=180 J
$$
2-
On a : P=U×I
I=PU=1.59=0.167 A
On a: $$\quad P=U \times I$$
$$I=\frac{P}{U}=\frac{1.5}{9}=0.167 \mathrm{~A}$$
Un conducteur ohmique est un dipôle passif, il converti toute l’énergie électrique We qu’il reçoit en énergie thermique Qj par effet de joule.
On distingue généralement l’énergie thermique Qj par Wj est à partir de ces deux relations UAB=R×I et We=WJ=UAB×I×∆t
$$U_{A B}=R \times I$ et $W_{e}=W_{j}=U_{A B} \times I \times \Delta t$$
On obtient la loi de joule :
We=Wj=R×I2×∆t
$$W_{e}=W_{j}=R \times I^{2} \times \Delta t$$
L’énergie électrique reçue par le conducteur ohmique dissipée par effet de joule, est proportionnelle au carré de l’intensité de courant qui le traverse.
تطبيق
On applique aux bornes d’un conducteur ohmique de résistance R=10 une tension U=4V. 1-Calculer la puissance électrique reçue par le conducteur ohmique. 2-Sous quelle forme est convertie cette puissance. 3-Sachant que la tension U est appliquée pendant la durée∆t=5 min , calculer l’énergie dissipée par effet joule.
Réponse:
1-on sait que :
U=R×I alors I=UR
$$U=R \times I \text { alors } I=\frac{U}{R}$$
Or on a : P=U×I
$$P=U \times I$$
et en remplacant dans l'équation précédente, on trouve:
P=U2R=4210=1.6 W
$$P=\frac{U^{2}}{R}=\frac{4^{2}}{10}=1.6 \mathrm{~W}$$
2-cette puissance est convertie sous forme d’une chaleur fournie au milieu extérieur.
3-on sait que :
$$P=R \times I^{2} \text { alors } W_{j}=P \times \Delta t=1.6 \times 5 \times 60=480 \mathrm{~J}$$
ما يجب معرفته
- Le passage du courant électrique dans tout appareil s’accompagne d’un échauffement.
- L’effet Joule est l’effet thermique qui accompagne le passage du courant électrique dans un conducteur.
- L’effet Joule se manifeste sous forme de chaleur Q mais aussi de rayonnement WR
Un générateur est un dipôle actif qui converti l'énergie électrique en une autre forme d’énergie. La convention d’un générateur :
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