Énoncé :

1)- Parmi les dipôles suivants, identifier ceux qui sont des récepteurs :

-  Lampe à incandescence,

-  Alimentation stabilisée utilisée pour le laboratoire,

-  Moteur électrique,

-  Accumulateur,

-  DEL,

-  Résistance,

-  Électrolyseur.

2)- Pour chaque récepteur, indiquer comment est convertie l’énergie électrique.

1)- Dipôles qui sont des récepteurs :

-  Lampe à incandescence

-  Moteur électrique,

-  DEL : diode électroluminescente

-  Résistance,

-  Électrolyseur.

2)- Type de conversion de l’énergie électrique :

-  Lampe à incandescence :

-  Rayonnement et chaleur.

-  Dans les lampes à incandescence :

-  Un filament de tungstène est porté par effet Joule à une température d’environ 2500 ° C.

-  Le filament émet de la lumière (énergie rayonnante W_R).

-  Le filament est placé dans une ampoule qui contient un gaz inerte pour éviter qu’il brûle.

-  Énergie thermique : chaleur Q.

-  Moteur électrique :

-  Travail mécanique et chaleur.

-  On considère la chaîne énergétique suivante :

- Un générateur électrique qui alimente un moteur qui élève un objet de masse m d’une hauteur h.

-  Le générateur fournie l’énergie électrique E_e.

-   Le moteur électrique transforme une partie de cette énergie en énergie mécanique E_m.

-  Inévitablement de l’énergie Q est dissipée par effet Joule et par les frottements.

-  Schéma de la chaîne énergétique :

-  DEL : diode électroluminescente : Principalement du rayonnement.

-  Énergie : W_R

-  Résistance :

-  Chaleur et rayonnement

-  L’énergie électrique reçue par le conducteur ohmique est cédée à l’extérieur sous forme

-  de chaleur Q

-  et de rayonnement W_R (dans certains cas): c’est l’effet Joule.

-  Électrolyseur :

-  Énergie chimique et chaleur.

Correction :

1)- Tension mesurée par le voltmètre.

-  Comme la borne V du voltmètre est reliée au point A du circuit et la borne COM au point B du circuit, le voltmètre mesure la tension U_BA

-  Schéma :

2)- Sens de circulation du courant électrique dans le moteur.

-  La tension U_BA = – 4,5 V

-  Or : U_BA = – U_AB

-  La tension U_AB = 4,5 V, est positive.

-  Le moteur est un récepteur du courant.

-  La borne A est reliée à la borne plus + du générateur.

-  La borne B est reliée à la borne moins  – du générateur.

-  Le courant électrique sort par la borne + du générateur.

-  Dans la branche comprenant le moteur le courant I circule de A vers B.

-  Schéma :

3)- Schéma du branchement de l’ampèremètre permettant de mesurer l’intensité I du courant qui traverse le moteur.

-  L’ampèremètre est branché en série avec le moteur.

-  Le courant entre par la borne mA et sort par la borne COM de l’ampèremètre.

 Énoncé :

La cuisson d’un gâteau, dans un four dont le thermostat est sur la position 6, dure 45 min.

Alimenté sous la tension du secteur (U_eff = 230 V), ce four consomme une puissance moyenne de 1500 W.

1)- Calculer la valeur de l’intensité efficace I_eff du courant électrique parcourant la résistance chauffante du four.

2)- Déterminer la valeur de la résistance chauffante R du four.

3)- Énergie électrique :

a)-  Quelle est, en joule, l’énergie W_E consommée par la cuisson du gâteau ?

b)-  Exprimer ce résultat en kWh.

1)- Valeur de l’intensité efficace I_eff du courant électrique parcourant la résistance chauffante du four.

-   

2)- Valeur de la résistance chauffante R du four.

-   

3)- Énergie électrique :

a)-  Énergie W_E consommée par la cuisson du gâteau en joule :

-  W_E = P_E . Δt = 1500 x 45 x 60

-  W_E ≈ 4,1 x 10⁶ J

b)-  Énergie E consommée par la cuisson du gâteau en  kWh :

-  Or 1 kWh = 3600 x 10³  J

- 

-  Ou, on utilise la relation : W_E = P_E . Δt

-  Avec P_E = 1,500 kW et Δt = 45 min = 0,75 h

-  P_E =1,500 x 0,75

-  P_E ≈ 1,1 kWh

 Énoncé :

Une bouilloire électrique, alimentée par la tension du secteur de valeur efficace U_eff = 230 V,

comprend un conducteur ohmique de résistance R = 120 Ω.

1)- Quelle est la loi de fonctionnement de ce récepteur ?

2)- Sous quelle(s) forme(s) l’énergie électrique reçue est-elle convertie ?

3)- Quelle énergie électrique cette bouilloire a-t-elle reçue lorsqu’elle fonctionne pendant une durée de 2,0 minutes ?