Étude de l’Intensité et de la Tension
Comprendre l’Étude de l’Intensité et de la Tension
Dans un laboratoire de physique, un étudiant est chargé d’analyser un circuit électrique simple pour en déterminer les caractéristiques fondamentales.
Le circuit se compose d’une source de tension, d’une résistance variable, et d’un ampèremètre pour mesurer l’intensité du courant.
L’objectif de cet exercice est de déterminer les coordonnées (IP, UP) du point de fonctionnement du circuit lorsque la résistance atteint une valeur spécifique.
Données :
- Tension de la source (U) : 12 V
- Résistance variable (R) : peut être ajustée de 10 Ω à 100 Ω
- La loi d’Ohm : \( U = R \times I \)
Questions:
1. Calcul de l’intensité du courant (I):
Utilisez la loi d’Ohm pour calculer l’intensité du courant quand la résistance est à 50 Ω.
2. Calcul de la tension aux bornes de la résistance (UP):
La tension aux bornes de la résistance est égale à la tension de la source puisqu’il s’agit d’un circuit série simple. Confirmez cela en utilisant la formule de la loi d’Ohm et vérifiez si elle correspond à la tension de la source.
3. Interprétation physique :
Discutez comment les valeurs de IP et UP varient lorsque la résistance change. Expliquez pourquoi la tension aux bornes de la résistance reste constante malgré le changement de la valeur de la résistance dans ce circuit simple.
4. Rédaction des résultats :
Notez vos résultats de calculs pour l’intensité du courant et la tension aux bornes sous la forme des coordonnées IP (Intensité au Point de fonctionnement) et UP (Tension au Point de fonctionnement). Utilisez ces données pour tracer un graphique simple (si demandé par votre enseignant).
Questions supplémentaires :
- Que se passerait-il si la résistance était augmentée à 100 Ω ?
- Comment la puissance dissipée dans la résistance est-elle affectée par la variation de la résistance ?
Correction : Étude de l’Intensité et de la Tension
1. Calcul de l’intensité du courant (I)
Données fournies :
- Tension de la source (U) : 12 V
- Résistance (R) quand elle est réglée à 50 Ω
Utilisation de la loi d’Ohm :
\[ I = \frac{U}{R} \]
Substitution des valeurs :
\[ I = \frac{12 \, \text{V}}{50 \, \text{Ω}} \] \[ I = 0.24 \, \text{A} \]
L’intensité du courant lorsque la résistance est de 50 Ω est de 0.24 A. Ce résultat est désigné comme IP (Intensité au Point de fonctionnement).
2. Calcul de la tension aux bornes de la résistance (UP)
Utilisation de la loi d’Ohm à nouveau pour confirmer la tension aux bornes :
\[ UP = R \times I \]
Substitution des valeurs avec le courant calculé :
\[ UP = 50 \, \text{Ω} \times 0.24 \, \text{A} \] \[ UP = 12 \, \text{V} \]
La tension aux bornes de la résistance est de 12 V, ce qui correspond à la tension de la source. Ce résultat est désigné comme UP (Tension au Point de fonctionnement).
3. Interprétation physique
- Variation de IP et UP avec la résistance :
Lorsque la résistance augmente, l’intensité du courant (IP) diminue, car \( I = \frac{U}{R} \) indique une relation inverse entre courant et résistance.
En revanche, la tension aux bornes de la résistance (UP) reste égale à la tension totale de la source dans ce circuit série simple, car il n’y a pas d’autres composants qui consomment de la tension.
- Comportement du circuit :
Ce comportement est typique des circuits série où la même tension est appliquée à travers tous les éléments du circuit sans division de tension.
4. Questions supplémentaires :
- Si la résistance était de 100 Ω :
\[ I = \frac{12 \, \text{V}}{100 \, \text{Ω}} \] \[ I = 0.12 \, \text{A} \]
La tension UP reste 12 V, mais l’intensité du courant diminue à 0.12 A.
- Impact sur la puissance dissipée :
La puissance dissipée dans la résistance est donnée par
\[ P = I^2 \times R \]
- Pour R = 50 Ω:
\[ P = (0.24 \, \text{A})^2 \times 50 \, \text{Ω} \] \[ P = 2.88 \, \text{W} \]
- Pour R = 100 Ω:
\[ P = (0.12 \, \text{A})^2 \times 100 \, \text{Ω} \] \[ P = 1.44 \, \text{W} \]
La puissance dissipée diminue lorsque la résistance augmente, ce qui reflète une intensité de courant plus faible.
Étude de l’Intensité et de la Tension
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