10 - Les circuits électriques et leurs grandeurs
Activité documentaire
Enjeux énergétique
Un chauffage d'appoint
✔ Exploiter la loi d'additivité des tensions.
✔ Exploiter la loi d'Ohm.
✔ Exploiter la loi d'Ohm.
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Introduction
Un chauffage électrique d'appoint est un système de chauffage qui peut reposer sur deux éléments : une résistance chauffante, pour chauffer l'air de la pièce à vivre, et un ventilateur, pour homogénéiser la température.
Problématique
Comment déterminer la résistance d'un chauffage d'appoint ?
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Doc. 1Effet Joule
Lorsqu'un courant électrique I circule dans un résistor (ou un conducteur ohmique) ayant une résistance R, ce dernier s'échauffe et transfère de l'énergie thermique E_J à son environnement extérieur. Ce phénomène est appelé effet Joule et il a été découvert par le physicien James Joule en 1840.
Différents paramètres ont une influence sur l'énergie transférée par effet Joule E_J. On peut citer notamment le fait que cette énergie est proportionnelle à la durée de fonctionnement t du résistor.
Différents paramètres ont une influence sur l'énergie transférée par effet Joule E_J. On peut citer notamment le fait que cette énergie est proportionnelle à la durée de fonctionnement t du résistor.
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Doc. 2Modélisation du chauffage d'appoint
Le chauffage d'appoint peut se modéliser par un circuit en série comportant un générateur, un résistor et un moteur comme sur le schéma normalisé ci-dessous.
Le générateur fournit une tension U_{\mathrm{G}}=12 \mathrm{~V} et le moteur nécessite une tension U_M d'au moins 8 V. Dans le cas où U_{\mathrm{M}}=8 \mathrm{~V}, l'intensité le traversant est de 1,5 A.
Le générateur fournit une tension U_{\mathrm{G}}=12 \mathrm{~V} et le moteur nécessite une tension U_M d'au moins 8 V. Dans le cas où U_{\mathrm{M}}=8 \mathrm{~V}, l'intensité le traversant est de 1,5 A.
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Questions
1. Le chauffage d'appoint peut être modélisé par le circuit suivant.
Dans celui-ci, les dipôles sont branchés :
2. Sans calcul, préciser alors la valeur de l'intensité I du courant traversant le résistor. Justifier la réponse.
3. Dans ce type de circuit, la somme des tensions des dipôles récepteurs est égale à la tension du générateur.
Déterminer alors par un calcul la valeur de la tension U_R aux bornes du résistor.
Déterminer alors par un calcul la valeur de la tension U_R aux bornes du résistor.
4. Calculer la valeur de la résistance R de ce chauffage d'appoint.
5. Compte tenu des informations fournies dans le Doc. 1, quel(s) bon(s) réflexe(s) peut-on avoir pour limiter la
consommation d'électricité ?
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