Aurélie 01/02

électricité

étude d'une lampe

étude d'une pile

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Thomas Edisson réalise la première ampoule électrique vers 1896. Elle est constituée d'un filament de carbone enfermé dans une ampoule en verre contenant une atmosphère privée de dioxygène. Actuellement le filament est en tungstène (température de fusion 3410°C) et l'ampoule contient un gaz inerte sous pression réduite.

  1. Pourquoi l'ampoule contient-elle une atmosphère privée de dioxygène ?
    - Donner le nom d'un gaz inerte encore appelé gaz noble.
    - Quel est l'interêt de l'utilisation du tungstène ?
  2. Schématiser un montage permettant de déterminer la tension UAB aux bornes d'une lampe en fonction de l'intensité qui la traverse.
    - Préciser le protocol expérimental permettant de relever les couples (UAB; I).
    UAB (V)
    0
    0,1
    0,2
    0,5
    0,9
    1,5
    2
    2,5
    4
    5
    I(A)
    0
    0,036
    0,061
    0,08
    0,1
    0,13
    0,155
    0,175
    0,227
    0,25

    - Tracer la caractéristique UAB = f(I) .
    - Pourquoi cette courbe est-elle nécessairement limitée ?
    - Quelle est la valeur de I pour UAB = 3,5 V ?
    - Le filament de la lampe est-il un conducteur ohmique ?
    - Pourquoi cette caractéristique n'est-elle pas une droite ?
    - Calculer la résistance du filament lorsque UAB = 3,5 V. 


corrigé
en présence de dioxygène le filament brulerait

néon, argon

le tungstène a un point de fusion très élevé et la lumière est d'autant plus blanche que la température du métal est grande.

en série générateur de tension continu mais réglable de 0 à 6V, lampe, ampèremetre.

en dérivation aux bornes de la lampe : volmètre

protocol : donner différentes valeur à la tension UAB à l'aide du générateur et relever l'intensité correspondante.

caractéristique limitée : il ne faut pas une tension trop élevée qui provoquerait la rupture du filament.

tension et intensité ne sont pas proportionnelles(car la résistance du filament dépend de la température) en conséquence la courbe n'est pas une droite.

ce filament ne se comporte pas comme un conducteur ohmique car tension et intensité ne sont pas proportionnelles.

valeur de la résistance si UAB = 3,5 V

résistance (ohm) = tension (V) / intensité (A)

R = 3,5 / 0,21 = 16, 7 W.




 Etude d'une pile :

  1. Quelle est l'origine du mot pile ?
    - D'où provient l'énergie d'une pile ?
    - Dans le commerce on trouve des piles de 1,5 V de tailles différentes. Pourquoi ?
  2. Schématiser un montage permettant de déterminer la tension UAB aux bornes d'une pile en fonction de l'intensité qu'elle débite.
    - Préciser le protocol expérimental permettant de relever les couples (UAB; I).
    UAB (V)
    4,52
    4,42
    4,33
    4,23
    4,14
    4,04
    3,95
    3,82
    3,72
    I(A)
    0
    0,05
    0,1
    0,15
    0,2
    0,25
    0,3
    0,35
    0,4

    - Tracer la caractéristique UAB = f(I) . (sur le graphe précédent avec les mêmes échelles)
    - Déterminer la f.e.m et la résistance interne de cette pile.
  3. Branchement de la lampe sur la pile :
    - schématiser le montage.
    - Déterminer pgraphiquement l'intensité du courant. 

corrigé

Volta a construit vers 1804 la première pile en empilant des rondelles de métaux différents séparés par un feutre conducteur : le mot pile vient de "empilement".

une pile convertit de l' énergie chimique (produits chimiques stockés) en énergie électrique

plus la pile est de grande dimension plus il y a de produits chimiques et d'énergie en réserve : les piles de 1,5 V n'ayant pas toutes le même usage , elles ont des dimensions différentes.

pile ampéremètre, résistance variable en série

protocol : donner différentes valeurs à la résistance variable afin de faire varier l'intensité ; relever la tension aux bornes du voltmètre.

volmètre aux bornes de la pile

fem = ordonnée à l'origine de la droite voisine de 4,5 V.

résistance interne = coeff directeur de la droite (en valeur absolue).

même tension aux bornes de la lampe et de la pile

point de fonctionnement = intersection des deux courbes.



à suivre ...

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