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Bilan d'énergie générateur/récepteur
Bonjour à tous,
J'ai besoin d'aide concernant ce TP de physique sur l'électrolyseur.
Nous avions relever les valeurs suivantes :
Uab(V) | 0,5 |1,0 | 1,5 |2,0 |2,5 |3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0
I(mA) |0,06|1,8 |2,9 |3,84 |4,85 |5,8 |6,84 |7,84| 8,9| 9,97| 11,12 |12,2
1) Tracer la caractéristique de l'électrolyseur.
2) Donner l'équation de cette caractéristique.
3) Etant donné que l'ordonnée à l'origine ( tension à vide) est égale à la force électromotrice E' de l'électrolyseur et que le coefficient directeur est égale à sa résistance interne r, donner les valeurs de E' et de r pour l'électrolyseur.
4) Donner la loi de fonctionnement global de l'électrolyseur.
5) Donner la puissance reçue par l'électrolyseur en fonction de Uab et I, puis en fonction de r,I et E'
6) Que signifie chaque terme ? Faites un diagramme tenant compte du bilan de puissance au niveau de l'électrolyseur.
Voici ce que j'ai essayé de faire :
1)
2) y = ax +b
U = a * I + b
U = a* I + 0,5
Pour le coefficient directeur a : Je choisis 2 points sur la droite :
A( 2,9;1,5 ) et B (5,8 ; 3,0)
yB - yA / xB - xA
3,0 - 1,5 / 5,8 - 2,9 = 0,51
U = 0,51 * I + 0,5 j'ai du mal à trouver I
Merci pour votre aide.
Bonjour,
1. Attention à tracer une droite qui passe au mieux par les points tracés
2. Il y a une erreur de signe pour ton coefficient directeur : tu constates que la droite est décroissante.
Ensuite, l'ordonnée à l'origine est légèrement supérieure à 0,5 V
3. Réponse immédiate par analogie
4. Immédiat
5. Que proposes-tu ?
1. D'accord, je le rectifie.
2.D'accord : a = - 0,51
b = 0,6 V
Donc y = ax + b
y = -0,51 * I + 0,6
3. b = E' et a = r
Donc E' = 0,6 V et r =| - 0,21 | = 0,21
?
Ton graphique m'a induit en erreur : pourquoi ton axe des ordonnées n'a pas une numérotation croissante 
1. et 2. En corrigeant voici ce que ça donne :
Ma professeure m'a dit que c'est une fonction affine.
Donc je pensais que la droite ne passe pas par l'origine et qu'elle est décroissante.
Merci pour votre graphique.
Comment aviez-vous procéder afin de trouver l'équation de la droite ?
4) L'électrolyseur est soumis à la loi d'Ohm.
Il faut que tu révises ton cours sur les fonctions affines :
Son équation générale est y = a.x + b
a coefficient directeur,
qui peut être positif => droite croissante
ou négatif => droite décroissante
b l'ordonnée à l'origine (c'est-à-dire quand x = 0)
cas particulier : b = 0 => droite passant par l'origine
Ensuite, cela n'explique pas pourquoi tu ne respectes pas les conventions vues en maths pour un repère orthogonal : la numérotation d'un axe est croissante
Merci pour votre graphique.
Comment aviez-vous procéder afin de trouver l'équation de la droite ?
4) L'électrolyseur est soumis à la loi d'Ohm.
J'ai utilisé un tableur pour la déterminer, c'est possible de le faire aussi avec la calculatrice.
Mais il est possible également de le faire en traçant la droite qui passe au mieux entre les points de mesure (mais c'est moins précis)
Concernant la question 4, ça ne répond pas à la question posée
D'accord, merci.
3) b = E' et a = r
donc E' =0,25 J et r = 0,47 ohm
4) La loi de fonctionnement global de l'électrolyseur est l'effet Joule
5) P = Uab . I
Dois-je faire la somme des tensions et des intensités subit par l'électrolyseur ?
J'ai une idée mais je ne suis pas sûre pour calculer P en fonction de r,I et E' :
Pélectrolyseur = Uab * I = ( E - r I) I = E' * I - r I²
D'accord, merci.
3) b = E' et a = r OK
donc E' =0,25 J non pour l'unité ! S'il s'agit de l'ordonnée à l'origine du repère, ça ne peut pas être en joule
et r = 0,47 ohm attention à l'unité ! I est exprimé en mA et non A ! Conclusion ?
4) La loi de fonctionnement global de l'électrolyseur est l'effet
Joule N'écris pas tout ce qui te passe pas la tête ...
Sa loi de fonctionnement global est tout simplement sa caractéristique : Uab = E' + r.I
5) P = Uab . I et puisque Uab = E' + r.I, alors P = ...
Dois-je faire la somme des tensions et des intensités subit par l'électrolyseur ? Je ne comprends pas ce que tu entends par là
J'ai une idée mais je ne suis pas sûre pour calculer P en fonction de r,I et E' :
Pélectrolyseur = Uab * I = ( E - r I) I = E' * I - r I²
Pourquoi un signe négatif pour la courbe caractéristique de l'électrolyseur ? Tu confonds encore une droite croissante et décroissante
3) E' = 0,25 V c'est la force électromotrice
r = 0,47 m ohm car r est la résistance interne
4) D'accord, j'ai compris. Je croyais qu'on devait donner la loi à laquelle l'électrolyseur est soumis.
5) P = Uab * I
Uab = E' + r * I
Donc : P = E' + r * I²
P = 0,25 + 0,47 * I² Dans le tableau, on a plusieurs valeurs de I, lequel choisir ?
3)
E' = 0,25 V c'est la force électromotrice OK
r = 0,47 m
car r est la résistance interne OK
4) D'accord, j'ai compris. Je croyais qu'on devait donner la loi à laquelle l'électrolyseur est soumis. Dans tous les cas, la loi que tu proposais n'est valable que pour un résistor simple
5) P = Uab * I
Uab = E' + r * I
Donc : P = E' + r * I² il y a une erreur
P = 0,25 + 0,47 * I² inutile, l'énoncé ne te demande que des expressions littérales
Dans le tableau, on a plusieurs valeurs de I, lequel choisir ?
inutile, l'énoncé ne te demande que des expressions littérales :
- quelle est la signification de chaque terme de l'expression ?
- peux-tu faire le diagramme demandé ?
5) P = Uab * I
Uab = E' + r * I
Donc : P = E' + r * I + I
Cela revient à dire la même chose, non ?
P est la puissance reçue par l'électrolyseur en J
E' est la force électromotrice en V
r est la résistance interne en m ohm
I est l'intensité en mA
Là c'est inquiétant ce que tu écris ... Un produit n'a jamais abouti à une addition !
Si, comme tu proposes, la puissance s'exprime de la façon suivante :
P = E' + r * I + I
E' est homogène à une tension (V), or la puissance s'exprime en W => impossible
r*I est également homogène à une tension (loi d'Ohm) et non en W => impossible
I est homogène à une intensité (A) et non en W => impossible
Conclusion : ton expression n'est pas homogène à une puissance.
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Conseil : si tu as du mal avec le calcul littéral, développe pas à pas ton raisonnement, notamment lorsque tu fais des développements (cours de maths), avec un code couleur par exemple ?
Bonjour,
Désolée, j'ai écrit pleins d'énormités.
Je re essaye et j'aboutis à :
P = Uab * I
P = Uab * I = ( E' + r * I ) I = E' * I + r * I²
P est la puissance exprimée en W
Uab est la tension exprimée en V
I est l'intensité exprimée en A, ici en mA
E' est la force électromotrice (f.é.m) exprimée en V
r est la résistance interne exprimée en Ohm, ici en m Ohm
Ah, là c'est propre 
!
Tu as donc deux termes dans l'expression littérale de la puissance reçue par l'électrolyseur, à quoi correspond chacun d'eux ?
P = Uab * I = ( E' + r * I ) I = E' * I + r * I²
Dans cette expression littérale, je remarque que " r * I² " vaut Pjoule donc soit, la puissance thermique.
Nommons les choses telles qu'elles sont : il s'agit effectivement d'une dissipation thermique par effet Joule, dû à au résistor interne.
Et l'autre terme ?
Il s'agit de la puissance chimique.
J'ai élaboré le diagramme rendant compte du bilan des puissances agissant au niveau de l'électrolyseur.
Pchimique = Pélectrique + Pthermique
Pélectrique = Pchimique - Pthermique
?
Attention, il y a quelque chose d'incohérent dans ton diagramme : on a vu dans l'énoncé que l'électrolyseur reçoit une puissance électrique (nécessaire pour une telle transformation forcée).
Ton diagramme serait valable plutôt pour une pile
Un électrolyseur permet le processus de conversion de l'énergie électrique en énergie chimique.
Donc dans mon diagramme, cela prouve effectivement que je me suis trompée : l'énergie électrique intervient en premier afin de convertir en énergie chimique, qui intervient par la suite dans mon diagramme.
Un électrolyseur permet une transformation chimique forcée due à la circulation d'un courant imposé par un générateur de tension continue.
L'énergie électrique reçue par ce dernier est donc valorisée effectivement dans un processus chimique (= énergie utile) mais il y a une partie dissipée par effet Joule (= énergie perdue).
Pour plus d'infos : 
Les récepteurs
Est-ce plus clair ?
Je te conseillerai à l'issue de réviser :
- le cours sur les fonctions affines :
- le cours sur les développements dans un calcul littéral :
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