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electricité

Posté par
daniel07
24-05-23 à 17:28

Bonjour,
J'aurais besoin d'aide pour réaliser cet exercice svp :
La tension U, aux bornes d'une pile est telle que Up = 3,0-60 × I (avec I l'intensité qui circule dans la pile).
a) On branche une résistance de valeur R₁ = 30 ohm aux bornes de la pile. Schématiser le circuit puis déterminer le point de fonctionnement par le calcul puis par une méthode graphique.
b) Calculer le rendement de la pile associée à la résistance R₁. Comment évolue ce rendement si on remplace R₁ par une résistance R₂ < R₁ ? Justifier. Que se passe-t-il si R₂ = 0 ?
c) On branche aux bornes de la pile une lampe dont la caractéristique est tracée ci-contre. Déterminer le point de fonctionnement.
d) La lampe branchée à la pile fournit une énergie lumineuse de 500 J pendant une durée At = 16 h. Calculer le rendement de la lampe.
e) On branche en série la pile, la lampe et la résistance R₁. Schématiser le circuit puis déterminer l'intensité circulant dans chaque dipôle et la tension aux bornes de chaque dipôle. Justifier. La lampe est-elle allumée ? Justifier.
f) On branche la pile, la lampe et la résistance R, en dérivation. Schématiser le circuit puis déterminer l'intensité circulant dans chaque dipôle et la tension aux bornes de chaque dipôle. Justifier. La lampe est- elle allumée ? Justifier.

j'ai evaluation sur ca demain et elle sera similaire a cela  merciii d'avance

electricité

Posté par
vanoise
re : electricité 24-05-23 à 18:42

Bonjour
Il suffit à la première question d'écrire que la tension aux bornes de la pile est égale à celle aux bornes de la résistance. Cela donne une équation à une inconnue : l'intensité I demandée. Pour la méthode graphique, il suffit de tracer dans le même repère la droite caractéristique U=f(I) de la pile et la droite caractéristique U=g (I) du conducteur ohmique (résistance).

Posté par
daniel07
re : electricité 24-05-23 à 19:12

(voici le schema du circuit est ce qu'il est juste?)
Ensuite on a U et I vérifient U = 30 x I et U = 3,0 - 60 x I On a donc 30 x I = 3,0 - 60 x I soit I = 0,033  A . Maintenant que nous avons trouvé la valeur de I, nous pouvons calculer la tension U aux bornes de la résistance R₁ : U = R₁ × I  = 30 × 0,033 U = 0,99 V Par conséquent, le point de fonctionnement du circuit est I = 0,033 A et U = 0,99 V.

electricité

Posté par
vanoise
re : electricité 24-05-23 à 19:39

Calculs corrects mais revois le schéma : la lampe n'est pas branchée à la première question.

Posté par
daniel07
re : electricité 24-05-23 à 20:04

ok donc j'enleve la lampe de mon circuit pour la 1)

ensuite j'ai relise le graphique mais il n'ets pas tres precis mais ce pense que ca correspond aux valeurs et calculs que j'ai trouvé avant

electricité

Posté par
daniel07
re : electricité 24-05-23 à 20:53

pour la 2) j'ai fais n= Putile / Precue avec P_util = (0,99^2) / 30
P_util ≈ 0,0327 W et P_abs = (3,0 - 60 × 0,033) × 0,033 P_abs ≈ 0,0957 W donc η = (0,0327 / 0,0957) × 100% ≈ 34,12%

et j'ai dis que Lorsque la résistance R₁ est remplacée par une résistance R₂ plus petite, la puissance utile (P_util) va changer. En effet, la formule de la puissance utile est donnée par P_util = (U^2) / R, où R est la résistance. Lorsque R₂ < R₁, la résistance dans la formule de la puissance utile devient plus petite, ce qui conduit à une augmentation de la puissance utile. En conséquence, si R₂ < R₁, le rendement de la pile augmentera, car la puissance utile augmentera tandis que la puissance absorbée (P_abs) restera relativement constante, étant donné que P_abs dépend principalement du courant et de la tension aux bornes de la pile.

et j'ai dis que Si R₂ = 0, cela signifie que la résistance est court-circuitée. Dans cette situation, la puissance utile devient nulle, car la tension aux bornes de la résistance est nulle (U = 0). Par conséquent, le rendement de la pile devient également nul,

Posté par
daniel07
re : electricité 24-05-23 à 21:13

Pour la 3 je ne sais pas trop comment faire est ce que je dois translater la premiere courbe cracteristique  de la pile sur le grahique et le point d'inetrsection correspond au point de fonctionnement ?

Posté par
daniel07
re : electricité 24-05-23 à 21:52

je blocke sur la d car il me semble qu'une iformation manque

Posté par
vanoise
re : electricité 24-05-23 à 22:08

Graphique à revoir : très imprécis et échelle pas du tout adaptée. La pile ne peut fonctionner que pour Up compris entre 0 et 3V et pour I compris entre 0 et 0,5A. Il faut en tenir compte pour le choix de l'échelle. Pour la 3, tu peux calculer la puissance électrique reçue par la lampe puis la comparer à la puissance lumineuse.

Posté par
daniel07
re : electricité 24-05-23 à 23:09

je fais alors η = P_lumineuse / P_électrique on a P_lumineuse = 500 J / (16 * 3600 s)  ≈ 0,0086806 W et P_électrique =R_lampe * I² = 30 x 0,033 ² = 0,03267 W et donc n = 26 pourcent ?

pour la c) ets ce que je dois juste transposer la caracteristique de la pile que j'avais dej afais dans la a)  dans le graphique ?

Posté par
vanoise
re : electricité 25-05-23 à 10:38

Pour la question c) et les suivantes, une méthode graphique est indispensable puisque la caractéristique le l'ampoule n'a pas d'équation connue.Dans le repère fourni, il faut tracer la droite caractéristique I=h(U) de la pile et déterminer graphiquement le point de fonctionnement.

Posté par
daniel07
re : electricité 28-05-23 à 13:26

Rebonjour
j'ai fais la c j'ai obtenu quelque chose comme ca a peu pres

Pour la e) vu que c'est en serie l'intensite est la meme pour tout les dipoles donc I=  I = 0,033 A ? et U(R) = IxR= 0,033x30=0,09 V et U(P)= 3,0-60xI = 2,82V et U(Lampe) = P/I = 0,0086806 /0,03=0,26V          
Comment je sais si la lampe est allumée ?

electricité

Posté par
vanoise
re : electricité 28-05-23 à 13:46

La caractéristique de la pile I=h(U) est une droite. Il te suffit donc pour la tracer de placer deux points dans le repère.
Tu as trouvé le plus simple: (I=0 ,  U=3V)
Pour l'autre, tu peux choisir, par exemple, le point l'abscisse U=2V et calculer la valeur correspondante de I.

Posté par
daniel07
re : electricité 28-05-23 à 14:48

Ok j'ai pris les points (I=0 ,  U=3V) et (I=16,6 ,  U=2V)

est ce que mes calculs de la d ils sont bons ? : η = P_lumineuse / P_électrique on a P_lumineuse = 500 J / (16 * 3600 s)  ≈ 0,0086806 W et P_électrique =R_lampe * I² = 30 x 0,033 ² = 0,03267 W et donc n = 26 pourcent ?

Posté par
daniel07
re : electricité 28-05-23 à 14:50

Quant a la  e) vu que c'est en serie l'intensite est la meme pour tout les dipoles donc I=  I = 0,033 A ? et U(R) = IxR= 0,033x30=0,09 V et U(P)= 3,0-60xI = 2,82V et U(Lampe) = P/I = 0,0086806 /0,03=0,26V          
Mais Comment je sais si la lampe est allumée ?

Posté par
vanoise
re : electricité 28-05-23 à 17:54

Tu va trop vite ! La lampe n'est pas un conducteur ohmique : la loi d'Ohm ne s'y applique pas puisque sa caractéristique n'est pas une droite passant par l'origine du repère.
Ente servant du tracé réalisé quand la lampe est reliée à la pile :
* quelle est la tension U à ces bornes ?
* quelle est l'intensité I du courant qui la traverse ?
La puissance électrique que la lampe reçoit est ainsi :
P=U.I
valeur à comparer à la puissance lumineuse qu'elle émet.

Posté par
daniel07
re : electricité 28-05-23 à 22:32

Ah d'accord je viens de comprendre maitenant ( avec la fin de l'année le prof a fait vite fait ce chapitre) du coup on a :
P_électrique =U.I=2,6 x 7x10-3 =0,0182 W

η = P_lumineuse / P_électrique on a P_lumineuse = 500 J / (16 * 3600 s)  ≈ 0,0086806 W et P_électrique =0,0182  et donc n = 47 pourcent

Posté par
vanoise
re : electricité 29-05-23 à 11:35

C'est cela. Il faut utiliser les puissances de dix pour les valeurs très petites ou très grandes par rapport à l'unité.

Posté par
daniel07
re : electricité 29-05-23 à 12:59

pour la e) voici le schema que j'ai fais mais du coup vu que c'est en serie l'intensite sera la meme partout c'est juste la tension qui varie

electricité

Posté par
vanoise
re : electricité 29-05-23 à 14:30

La pile seule possède une fém E=3V et une résistance interne r= 60. Si on place en série avec la pile un conducteur ohmique de résistance R1=30, l'ensemble {pile, résistance R1} se comporte comme une pile de fém E et de résistance R1+r=90.
La tension aux bornes de cet ensemble est ainsi :
U'=3 - 90.I
Tu peux tracer dans le repère précédent cette droite caractéristique et voir si cette droite coupe la courbe caractéristique de la lampe. C'est la même étude que celle de la question précédente en remplaçant U=3-60.I par U'=3 - 90.I ...

Posté par
daniel07
re : electricité 29-05-23 à 21:33

du coup dans l'ensemble  {pile, résistance R1} I= 0,033 A et U= 3 - 90.I = 0,03 V

Pour l'intesnite de la lampe ca va etre aussi 0,033 A de Mais comment je fais ensuite pour la tension de la lampe  est ce que c'est U=P/I = 0,0182 /0,033  = 0,5515 V

Posté par
vanoise
re : electricité 29-05-23 à 23:16

Pour la question e) : d'où sors-tu cette valeur I=33mA ?
J'ai essayer d'expliquer précédemment que, puisque la lampe ne vérifie pas une équation U=f(I) simple, il est obligatoire d'utiliser une méthode graphique. Pour se ramener à une étude graphique analogue à celle utilisée à la question c), on remplace l'association {pile, résistance R1} par une pile équivalente de même fém 3V mais de résistance 90 au lieu de 60. L'intersection de la caractéristique de la lampe avec la droite d'équation U'=3-90.I va donner la valeur de l'intensité I du courant traversant les trois dipôles du circuit ainsi que la tension U' aux bornes de la lampe.

Posté par
daniel07
re : electricité 30-05-23 à 01:22

J'ai tracé la courbe et j'ai trouvé uen intesnite de 5,5mA donc U'=3-90. 5,5.10-4 = 2,505 V

et U pour la lampe = P/I =0,0182 / 5,5.10-4  = 3,3 V

Pour savoir si la lampe est allumée j'ai dis que d'apres la loi des smailles  Ugénérateur Ulampe+UR donc la lampe n'ets pas allumée ?

Posté par
vanoise
re : electricité 30-05-23 à 12:33

L'intensité I=5,5mA est l'intensité du courant à travers les trois dipoles : pile, résistance R1 et lampe.
La tension U'=2,5V est la tension aux bornes de la lampe égale à la tension aux bornes de  l'ensemble {générateur, résistance R1}.
Puisque la lampe est parcourue par un courant, on peut la considérer comme allumée, elle émet de la lumière. S'il n'en était pas ainsi, on aurait I=0.
La puissance électrique reçue par la lampe est P'=U'.I ; ce n'est pas nécessairement la puissance obtenue dans la situation précédente : changer la valeur de l'intensité change aussi la valeur de la puissance. Pas question donc de partir de P=0,0182W !



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