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Lycée Sainte Mar ie Bastide 1èr e S 1 TP b de PHYSIQUE (chap. 15) 2014­2015 CARACTERISTIQUES INTENSITE­TENSION NOM et Pr énom : I) OBJ ECTIFS
· Exprimer la tension aux bornes d’un générateur et d’un récepteur en fonction de l’intensité du courant électrique. II) MATERIEL
· Des fils de connexion
· Un électrolyseur
· De l'eau
· Une solution d'acide sulfurique (0,1 mol.L ­1 )
· Une pile plate
· Un générateur de tension continue réglable entre 0 et 15 V
· Une résistance de 47 ohms
· Un potentiomètre de 2,2 kW ; 1 W
· Deux multimètres à grand affichage III) CARACTERISTIQUE INTENSITE­TENSION D'UN ELECTROLYSEUR 1. 2. 3. 4. 5. 1° Expér ience TP paillasse pr of Montage permettant de tracer la Réaliser le montage ci­contre comportant un électrolyseur caractéristique UAB = f(I) contenant une solution d'acide sulfurique (0,1 mol. L ­1 ) A monté aux bornes d'un générateur de tension continue A réglable entre 0 et 15 V. V Placer un ampèremètre dans le circuit afin de mesurer l'intensité du courant qui traverse l'électrolyseur. B
Placer un voltmètre en dérivation aux bornes de l'électrolyseur. Augmenter la tension progressivement ; noter la tension à partir de laquelle une réaction chimique a lieu dans l'électrolyseur : Umin = ………………... Compléter le tableau de mesures : I (mA) UAB (V) 2° Tr acé de la car actér istique 6. Tracer la caractéristique, c'est­à­dire le graphique représentant l'évolution de la tension UAB en fonction de l'intensité I du courant. 3° Loi d' ohm pour un électr olyseur 7. Sur cette caractéristique, deux parties sont mises en évidence : Ø Pour les faibles valeurs de l'intensité du courant, UAB augmente avec I mais la modélisation n'est pas simple. Ø Pour les valeurs supérieures, la caractéristique est assimilable à une droite ; c'est la partie linéaire, partie qui va être étudiée. ­ Passe­t­elle par l'origine ?……………………………………………………………… ­ Quel est le signe de son coefficient directeur ? ……………………………………….. ­ Quel est son coefficient directeur ?……………………………………………………. ­ Quelle est son ordonnée à l'origine ? …………………………………………………. ­ Quelle est son équation ? …………………….………………………………………... ­ Cette équation s'écrit sous la forme littérale générale UAB = r ' I + E'. ü r' est la résistance de l'électrolyseur. Que vaut­elle ? Quelle est son unité ? ………………………………………………………………………………...……. ü E' est la force contre électromotrice (f.c.e.m.) de celui­ci. Que vaut­elle ici ? Quelle est son unité ? Que représente­t­elle ?……………………………………… ………………………………………………...…………………………………… ………………………………………………………...…………………………… TP chapitre 15 Agir : défis du XXI e siècle 1 re S 1 / 2 Conversions d’énergie 8. L'électrolyseur est un dipôle actif (la caractéristique passe / ne passe pas par l'origine des axes) et linéair e (la caractéristique est / n'est pas modélisée par une droite). 9. L’électrolyseur est un dipôle qui transforme l'énergie ……………………… qu'il reçoit en énergie………………………….. C’est donc un …………………………… électr ique. Remarque : On aurait observé une caractéristique équivalente pour un moteur. IV) CARACTERISTIQUE INTENSITE­TENSION D'UNE PILE PLATE 1° Expér ience : TP paillasse élève 1. Réaliser le montage ci­contre comportant une pile plate, un potentiomètre pour faire varier l'intensité du courant débité par la pile, un ampèremètre afin de mesurer cette intensité. 2. Placer un voltmètre en dérivation aux bornes de la pile. 3. Compléter le tableau de mesures : Montage permettant de tracer la caractéristique UPN = f(I) P A V N Résistance de protection
I (mA) UPN (V) 2° Tr acé de la car actér istique 4. Tracer la caractéristique, c'est­à­dire le graphique représentant l'évolution de la tension UPN en fonction de l'intensité I du courant. 3° Loi d' Ohm pour un génér ateur linéair e 5. Questions concernant la caractéristique : ­ Est­ce une droite ?………...…………………………………………………………… ­ Passe­t­elle par l'origine des axes ? …………………………………………………… ­ Quel est le signe de son coefficient directeur ? ……………………………………….. ­ Quel est son coefficient directeur ?……………………………………………………. ­ Quelle est son ordonnée à l'origine ? …………………………………………………. ­ Quelle est son équation ? ……………….……………………………………………... ­ Cette équation s'écrit sous la forme littérale générale UPN = ­ r I + E. ü r est la résistance interne de la pile. Que vaut­elle ? Quelle est son unité ? ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………...…. ü E est la force électromotrice (f.e.m.) de celui­ci. Que vaut­elle ici ? Quelle est son unité ? Que représente­t­elle ?……………………………………………………… ……………………………………...……………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………...…………………. ü Quelle est la valeur de l'intensité lorsque UPN est nulle ? Comment se nomme cette intensité ?…………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 6. La pile plate est un génér ateur (elle convertit de l'énergie en énergie …………………) linéair e (la caractéristique modélisée est / n'est pas une droite). V) EN CONCLUSION : LOIS D’OHM Loi d’Ohm pour un conducteur ohmique : Loi d’Ohm pour un électrolyseur, pour un moteur : Loi d’Ohm pour un générateur linéaire : TP chapitre 15 Agir : défis du XXI e siècle 1 re S 2 / 2 Conversions d’énergie