Le résistor, la pile et l`électrolyseur

Chapitre 15. Activités expérimentales
re
1 S
Le résistor et la pile électrique.
Compétences, capacités et attitudes à mettre en œuvre :
□ Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence l’effet Joule.
□ Pratiquer une démarche expérimentale pour exprimer la tension aux bornes d’un générateur et d’un récepteur en fonction de
l’intensité du courant électrique.
□ Réaliser ou compléter un schéma permettant de mettre en œuvre le protocole expérimental.
□ Formuler une hypothèse et proposer une méthode pour la valider.
□ Réaliser le dispositif expérimental correspondant au protocole.
□ Maîtriser certains gestes techniques, matériels ou logiciels.
□ Extraire des informations des données expérimentales et les exploiter.
I. Le résistor.
1. On souhaite exprimer la tension U aux bornes d’un résistor en fonction de l’intensité I du courant électrique
qui le traverse. Proposer un protocole expérimental.
UG = 0 à 12 V
2. Sur le schéma du circuit : - Flécher le sens de circulation du courant électrique I (de façon à
G
ce que sa valeur soit positive). - Ajouter un voltmètre permettant la mesure de la tension U
+
aux bornes du résistor. - Ajouter un ampèremètre permettant la mesure de l'intensité I du
courant traversant le résistor.
U
3. Sans allumer le générateur électrique réglable, réaliser le montage puis appeler l'enseignant
220 
pour faire vérifier.
4. Que devient l'énergie électrique reçue par un résistor ? Le vérifier avec une tension de 10 V.
5. Compléter le tableau suivant :
UG valeurs
0V
1V
2V
3V
4V
5V
6V
8V
10 V
12 V
approchées
U (en V)
I (en A)
6. À l'aide du logiciel Regressi (avec I en A en pas en mA) :
- Faire apparaître sur un graphique les points représentant U en fonction de I ;
- Indiquer quel type de courbe simple semble décrire ces points ;
- En utilisant une modélisation, tracer cette courbe, noter son équation et analyser le résultat.
Le résistor est un dipôle modélisé par une ……………………… : dipôle purement résistif dont la caractéristique
courant-tension est …………………..…… ( …… est la valeur de la résistance électrique en Ω) ; cette relation est
appelée la ………………………………
Un tel dipôle convertit toute l'énergie électrique reçue en ………………………………………………… . La puissance du
transfert d'énergie électrique en énergie thermique a donc pour expression Pe = U × I = …………………………………… ;
cet effet est appelé …………………………………………..…
II. La pile électrique.
+
1. Sur le schéma du circuit : - Flécher le sens de circulation du courant électrique I tel qu'il
soit positif. - Ajouter un voltmètre permettant la mesure de la tension U aux bornes de la
pile électrique. - Ajouter un ampèremètre permettant la mesure de l'intensité I du courant
U
traversant la pile électrique.
2. Sans fermer l'interrupteur, réaliser le montage puis appeler l'enseignant pour faire vérifier.
Rp=10 ou 15 Ω
3. Compléter le tableau suivant (chaque mesure doit être faite très rapidement ; rouvrir
l'interrupteur entre deux mesures) :
position du
extrémité
extrémité

curseur de R
gauche
droite
U (en V)
I (en A)
4. À l'aide du logiciel Regressi (avec I en A en pas en mA) :
- Faire apparaître sur un graphique les points représentant U en fonction de I ;
- Indiquer quel type de courbe simple semble décrire ces points ;
- En utilisant une modélisation, tracer cette courbe, noter son équation et analyser le résultat.
La pile est un dipôle dont la caractéristique courant-tension est ……………………………… (avec r la …………………………..
de la pile en Ω et E est la ……………………………………………………………….. de la pile en V).
R
re
Chapitre 15. Activités expérimentales
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Le résistor et la pile électrique.
Éléments de correction.
UG = 0 à 12 V
G
I. Le résistor.
1. On fixe différentes valeurs de la tension U en utilisant un générateur électrique réglable.
À chaque fois on mesure la valeur de la tension U et celle de l'intensité I .
On trace alors la courbe représentant la tension U en fonction de l'intensité I et on espère
obtenir une courbe suffisamment simple pour pouvoir déterminer son équation (par
exemple en utilisant un tableur-grapheur ou la calculatrice).
A
+
I
U
+
220 Ω
V
+
4. L'énergie électrique reçue par un résistor devient de l’énergie interne thermique (la température du résistor
augmente).
5. Exemples de valeurs obtenues :
UG valeurs
0V
1V
2V
approchées
U (en V)
0
1
1,9
-3
-3
I (en A)
0
4,5×10
8,5×10
3V
4V
5V
6V
8V
10 V
12 V
3
-3
14×10
4,1
-3
19×10
5
-3
24×10
6,1
-3
28×10
8
-3
35×10
9,9
-3
46×10
12
-3
55×10
6. En traçant U en fonction de I on trouve la relation entre I et U : U = - 0,0107 + 218,4 I ≈ 218 I
caractéristique courant-tension).
218 étant la valeur de la résistance en ohm (aux incertitudes expérimentales près).
(c'est la
Le résistor est un dipôle modélisé par une résistance : dipôle purement résistif dont la caractéristique couranttension est U = R.I ( R est la valeur de la résistance électrique en Ω) ; cette relation est appelée la loi d'Ohm.
Un tel dipôle convertit toute l'énergie électrique reçue en énergie thermique. La puissance du transfert d'énergie
2
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électrique en énergie thermique a donc pour expression Pe = U × I = = R × I = U / R ; cet effet est appelé effet
Joule.
+
V
II. La pile électrique.
+
2.
A
+
U
Rp= 10 Ω
3. Exemples de valeurs obtenues avec une pile de 4,5 V
position du
extrémité

curseur de R
gauche
U (en V)
I (en A)
I
R
extrémité
droite
4. En traçant U en fonction de I on trouve la relation entre I et U : U = 4,4705 – 1,6322 I (c'est la caractéristique
courant-tension).
La pile est un dipôle dont la caractéristique courant-tension est U = E – R.I (avec r la résistance interne de la
pile en Ω et E est la force électromotrice de la pile en V).
Chapitre 15. Activités expérimentales
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Le résistor et la pile électrique.
Liste du matériel.
Pour chaque binôme :
□ ordinateur avec Regressi
□ générateur de tension continue réglable de 0 à 12 V
□ interrupteur
□ 7 câbles de connexion électrique
□ résistance 220 Ω
□ résistance de protection 10 Ω (ou, à défaut, 15 Ω)
□ 2 multimètres
□ pile 4,5 V pas trop usée (tension à vide > 4 V) avec son boitier de connexion électrique ou avec 2 pinces croco
□ rhéostat 0 à 100 Ω
□ thermomètre