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 :

  • la lampe brille et chauffe.
  • l’électrolyseur est le siège de réactions chimiques au niveau de chaque électrode
  • Le moteur tourne.

Quelles sont les formes d’énergie produites par chaque dipôle ?

Les formes d’énergie qui se produit par chaque dipôle sont :

  • dans la lampe : énergie calorifique et énergie de rayonnement ;
  • dans le moteur : énergie calorifique et énergie mécanique ;
  • dans l’électrolyseur : énergie calorifique et énergie chimique

Qu’il est le dipôle électrique qui fournit de l’énergie au reste de circuit ?

Le générateur qui fournit de l’énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner les éléments de circuit électrique.

 Qu’appelle-t-on les dipôles électriques suivants : la lampe, le moteur et l’électrolyseur ? 

Ce sont des récepteurs électriques.

Energie électrique reçue par un récepteur, puissance électrique. 

Définition 

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 :

 Energie électrique reçue par un 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 :

$$1KWh=3,6×106J$$

$$1 K W h=3,6 \times 10^{6} J$$

Puissance électrique reçue par un récepteur :

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: $$\quad P=U \times I$$

$$I=\frac{P}{U}=\frac{1.5}{9}=0.167 \mathrm{~A}$$

Effet de Joule

 Cas d’un conducteur ohmique, loi de joule 

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

$$W_{e}=W_{j}=R \times I^{2} \times \Delta t$$

 

Enoncé de la loi de joule 

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

Energie électrique fourni par un générateur, puissance électrique de transfert.

Définition

    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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