À propos de cette expérience
Une résistance convertit l’énergie électrique en énergie thermique. Une source de courant idéale permet de maintenir le courant constant tout en faisant varier la résistance, ce qui facilite l’étude isolée de la dépendance quadratique par rapport au courant. Relevez aussi bien la tension requise à la source que la puissance : maintenir le courant constant tout en augmentant la résistance nécessite une tension plus élevée.
Objectifs pédagogiques
- Étudiez l’effet du courant sur la puissance électrique tout en contrôlant les autres variables.
- Utilisez le graphique et les valeurs numériques pour vérifier une prédiction.
- Expliquez les hypothèses physiques et les limites d’application de ce modèle.
Comment l’utiliser
- 1Réglez le courant sur 2 A, la résistance sur 10 Ω et la durée sur 10 s. Vérifiez que les valeurs obtenues sont de 40 W et 400 J.
- 2Enregistrez la courbe et doublez la résistance. Expliquez pourquoi la puissance double lorsque le courant est maintenu constant.
- 3Doublez le courant en gardant la même résistance. Comparez l’augmentation de la puissance, qui est multipliée par quatre.
- 4Réglez la durée de chauffage sur zéro. Pourquoi la puissance est-elle non nulle alors que la chaleur accumulée est nulle ?
Le modèle
Hypothèses
- La source idéale maintient le courant sélectionné en ajustant sa tension. Il ne s’agit pas d’une alimentation à tension fixe.
- La résistance est constante et toute l’énergie électrique est convertie en chaleur. La température, le refroidissement et la rétroaction de la résistance ne sont pas calculés.
À essayer en classe
- Q1Quel est l’effet d’une division par deux du courant sur la puissance de chauffage ?
- Q2Pourquoi une augmentation de la résistance peut-elle réduire la puissance avec une source à tension fixe, mais l’augmenter ici ?
Foire aux questions
Pourquoi aucune température n’est-elle affichée ?
L’énergie thermique seule ne détermine pas la température. Il faudrait également connaître la masse, la capacité thermique, les changements de phase et les pertes de chaleur.
La tension de la source est-elle limitée ?
Il s’agit d’une source idéale. Les sources de courant réelles ont des limites de tension et de puissance et peuvent ne pas maintenir le courant choisi.