Question 1 - Lycée Don Bosco Marseille
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Question 1 - Lycée Don Bosco Marseille
LEÇON 4 Différence de potentiel Page 1/3 1. Formule Pendant un temps t, une machine est traversée par un courant électrique I et donc une quantité d’électricité Q = I x t (en Coulombs) qui lui fournit une énergie W en joules. La différence de potentiel, ou tension U, entre deux points d’un circuit, est le rapport de cette énergie et de cette quantité d’électricité. U=W÷Q Avec U : tension en W : énergie en Q : quantité d’électricité en Transformation de la formule : Volt (V) Joule (J) Coulomb (C) W=UxQ Volt (V) Wattheure (Wh) Ampèreheure (Ah) Q=W÷U 2. Tension ou différence de potentiel Le potentiel d’un point caractérise son niveau électrique, il s’exprime en Volts (V). La différence de potentiel appelée aussi tension U est l’écart électrique qu’il existe entre deux points : UAB = UA – UB. Pour qu’un courant électrique circule il faut qu’il y ait une différence de potentiel entre le point de départ et le point d’arriver. Ce courant électrique peut être comparé à un courant d’eau. A B A B Pas de circulation d’eau A et B au même niveau Circulation d’eau grâce à la différence de niveaux entre A et B La valeur du potentiel de départ et du potentiel d’arrivée n’ont pas d’importances. C’est l’écart entre les deux qui crée la circulation de courant 3. Représentation de la différence de potentiel + - U V La tension est représentée par une flèche aux bornes de l’appareil mesuré et dont le sens normal va du potentiel le plus bas au potentiel le plus haut. L’appareil qui mesure la tension s’appelle un voltmètre. LEÇON 4 Différence de potentiel Exemples : 1) UAB = UA - UB = 5 – (-2) = 7 V Page 2/3 UA = 5V UB = -2V UAB UAC = UA – UC = 5 – 1 = 4 V UAC UBC UBC = UB – UC = -2 – 1 = -3 V Remarque : UCB = UC - UB = 1 – (-2) = 3 V Les tensions UBC et UCB sont opposées. UC = 1V 2) UA = 5V UAB = UA - UB = 5 – 5 = 0 V Il n’y a pas de différence de potentiel Donc il ne peut y avoir circulation de courant. UB = 5V UAB 4. Expériences 1ère expérience. On dispose du matériel suivant : 1 lampe de 40 W – 24 V. 1 lampe de 60 W – 24 V. trois voltmètres. un générateur à courant continu (24 V). On réalise le montage suivant : U1 V U V U2 V Relevés U U1 U2 Nous constatons pour les montages en série que la tension du générateur est égale à la somme des tensions des récepteurs : U = U1 + U2. LEÇON 4 Différence de potentiel Page 3/3 2ème expérience. On dispose du matériel suivant : 1 lampe de 40 W – 24 V. 1 lampe de 60 W – 24 V. trois voltmètres. un générateur à courant continu (24 V). On réalise le montage suivant : U U1 V U2 V V Relevés U U1 U2 Nous constatons pour les montages en parallèle ou en dérivation que la tension du générateur est égale à chacune des tensions des récepteurs : U = U1 = U2. 5. Exercices d’application Calculer la tension U en fonction des énergies W et des quantités d’électricité Q suivantes : W = 1000 J et Q = 48 C U = W ÷ Q = 1000 ÷ 48 = 20,8 V W = 1,6 kJ et Q = 0,4 Ah U = 1600 ÷ (0,4 3600) = 1,11 V 3 W = 62 Wh et Q = 57.10 C U = 62 ÷ (57.103 ÷ 3600) = 3,92 V W = 8 MWh et Q = 74 kAh U = 8.106 ÷ 74.103 = 108 V Calculer l’énergie W en fonction des tensions U et des quantités d’électricité Q suivantes : U = 230 V et Q = 72 C W = Q U = 72 230 = 16500 J = 16,5 kJ U = 20 kV et Q = 25 mAh W = Q U = 25.10-3 20.10+3 = 500 Wh U = 400 V et Q = 4 MC W = Q U = 4.10+6 400 = 1,6.10+9 J = 1,6 GJ U = 48 V et Q = 826.10-6 Ah W = 826.10-6 48 = 0,0396 Wh = 39,6 mWh Calculer la quantité d’électricité Q en fonction des énergies W et des tensions U suivantes : W = 1500 J et U = 230 V Q = W ÷ U = 1500 ÷ 230 = 6,52 C 3 W = 2,35 MJ et U = 24.10 V Q = W ÷ U = 2,35.106 ÷ 24.103 = 97,9 C W = 850 Wh et U = 20 kV Q = 850 ÷ 20000 = 0,0425 Ah = 42,5 mAh 6 W = 2.10 Wh et U = 0,4 kV Q = 2.106 ÷ 0,4.103 = 5000 Ah = 5 kAh Calculer la différence de potentiel UAB si le potentiel de A est de 284 V et le potentiel de B est de -156 V. UAB = UA - UB = 284 – (-156) = 440 V Calculer la différence de potentiel UAB si le potentiel de A est de 2 kV et le potentiel de B est de 850 V. UAB = UA - UB = 2000 – 850 = 1150 V Calculer la différence de potentiel UAB si le potentiel de A est de 580 mV et le potentiel de B est de 1 V. UAB = UA - UB = 0,58 – 1 = - 0,42 V = - 420 mV