Distribution de l'énergie dans un circuit électrique
 

I. Objectifs
II. Matériel
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.

U (V)

I (A)

U1 (V)

U2 (V)

U3 (V)

1,0

 

 

 

 

...

 

 

 

 

  1. 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 Pe 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 PJ consommée par effet Joule dans le circuit.
  4. Saisir les mesures précédentes dans le tableur Régressi.
  5. A l'aide du tableur, calculer Pe, P1, P2, P3 et PJ pour chaque point de fonctionnement du circuit.
  6. Tracer les courbes Pe=f(U) et PJ=f(U). Comparer Pe et PJ.
  7. En déduire une relation entre les puissances Pe, 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.

U (V)

I (A)

I1 (A)

I2 (A)

1,0

 

 

 

...

 

 

 

2. Exploitation

  1. Donner l'expression de la puissance électrique Pe 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 PJ consommée par effet Joule dans le circuit.
  4. Saisir les mesures précédentes dans le tableur Régressi.
  5. A l'aide du tableur, calculer Pe, P1, P2 et PJ pour chaque point de fonctionnement du circuit.
  6. Tracer les courbes Pe=f(U) et PJ=f(U). Comparer Pe et PJ.
  7. En déduire une relation entre les puissances Pe, 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).

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