Distribution de l'énergie dans un circuit électrique
 

I. Objectifs

• Etudier la distribution de l'énergie dans un circuit électrique
• Vérifier la loi d'additivité des tensions.
• Vérifier la loi des nœuds.
• Vérifier la loi d'ohm pour un conducteur ohmique.
   

II. Matériel

• Un générateur de tension continue réglable.
• Deux multimètres.
• Une platine de montage.
• Des résistances de 100W, 220W et 470W montées sur cavalier.
• Quatre cavaliers.
• Des fils de connexion.
• Un ordinateur muni d'un tableur (Regressi par exemple).
   

III. Loi d'additivité des tensions

1. Manipulation

1. Réaliser le montage ci-contre avec R₁=100W, R₂=220W et R₃=470W.
2. Appliquer une tension U d'environ 1V aux bornes du circuit, puis mesurer l'intensité I du courant dans celui-ci ainsi que les tensions U₁, U₂ et U₃ aux bornes des résistances R₁, R₂ et R₃.
3. Renouveler les mesures précédentes en faisant varier la tension aux bornes du circuit de 2V à 8V par pas de 1V et compléter le tableau ci-dessous.
   

4. Mesurer à l'aide de l'ohmmètre les valeurs des résistances R₁, R₂ et R₃.

2. Exploitation

1. Donner l'expression de la puissance électrique P_e fournie par le générateur au circuit.
2. Donner l'expression des puissances électriques P₁, P₂ et P₃ consommées dans les résistances R₁, R₂ et R₃.
3. En déduire l'expression de la puissance totale P_J consommée par effet Joule dans le circuit.
4. Saisir les mesures précédentes dans le tableur Régressi.
5. A l'aide du tableur, calculer P_e, P₁, P₂, P₃ et P_J pour chaque point de fonctionnement du circuit.
6. Tracer les courbes P_e=f(U) et P_J=f(U). Comparer P_e et P_J.
7. En déduire une relation entre les puissances P_e, P₁, P₂ et P₃.
8. A partir de la relation précédente, établir la relation existant entre la tension U aux bornes du circuit et les tensions U₁, U₂ et U₃ aux bornes des résistances R₁, R₂ et R₃ (loi d'additivité des tensions).

3. Pour aller plus loin

1. Tracer les droites U₁=f(I), U₂=f(I) et U₃=f(I) et vérifier la loi d'ohm pour un conducteur ohmique.
2. Modéliser ces droites de façon à vérifier les valeurs des résistances R₁, R₂ et R₃.
    

III. Loi des noeuds

1. Manipulation

1. Réaliser le montage ci-contre avec R₁=220W et R₂=470W.
2. Appliquer une tension U d'environ 1V aux bornes du circuit, puis mesurer l'intensité I du courant dans celui-ci ainsi que les intensités I₁ et I₂ des courants traversant les résistances R₁, R₂.
3. Renouveler les mesures précédentes en faisant varier la tension aux bornes du circuit de 2V à 8V par pas de 1V et compléter le tableau ci-dessous.
   

2. Exploitation

1. Donner l'expression de la puissance électrique P_e fournie par le générateur au circuit.
2. Donner l'expression des puissances électriques P₁, P₂ consommées dans les résistances R₁ et R₂.
3. En déduire l'expression de la puissance totale P_J consommée par effet Joule dans le circuit.
4. Saisir les mesures précédentes dans le tableur Régressi.
5. A l'aide du tableur, calculer P_e, P₁, P₂ et P_J pour chaque point de fonctionnement du circuit.
6. Tracer les courbes P_e=f(U) et P_J=f(U). Comparer P_e et P_J.
7. En déduire une relation entre les puissances P_e, P₁, et P₂.
8. A partir de la relation précédente, établir la relation existant entre l'intensité I du courant traversant le circuit et les intensités I₁ et I₂ des courants traversant les résistances R₁ et R₂ (loi des nœuds).

Correction | Liste des travaux pratiques | Accueil  

©1999-2011 Philippe Campion. (contacter le webmestre)

L'ensemble de ce site est protégé en vertu de la loi sur les droits d'auteur.

Toute reproduction totale ou partielle ne peut être faite sans le consentement écrit de l'auteur.