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echoesof.science · 15–16 ans

Intensité, tension, résistance et puissance

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L'intensité du courant est le débit de charge : I = ΔQ / Δt, mesurée en ampères (1 A = 1 C/s). Par convention, le courant circule du + vers le −, le sens dans lequel se déplacerait une charge positive ; dans les fils métalliques, les porteurs de charge sont des électrons, qui dérivent dans l'autre sens. Un courant constant exige un apport continu d'énergie, comme une pile.

La loi d'Ohm : le courant dans un conducteur est proportionnel à la tension à ses bornes, U = R·I, où R est la résistance en ohms (1 Ω = 1 V/A). Des matériaux comme le cuivre et l'aluminium sont ohmiques : leur résistance ne dépend pas du courant, du moins à température constante.

Les conducteurs comme les métaux ont des électrons libres qui laissent les charges se déplacer facilement ; les isolants comme le verre, le caoutchouc et le plastique, non. C'est pourquoi les câbles sont en cuivre isolé.

Expérience: Comment la longueur d'un fil influence-t-elle sa résistance ?

  1. Branche en série l'alimentation, l'interrupteur, l'ampèremètre et le fil ; branche le voltmètre aux bornes de la longueur de fil testée (entre les deux pinces crocodiles sur le fil).
  2. Écarte les pinces de 20 cm. Ferme l'interrupteur, lis rapidement U et I, puis ouvre l'interrupteur.
  3. Recommence pour 40, 60, 80 et 100 cm. Fais chaque mesure deux fois.
  4. Calcule R = U / I pour chaque longueur.
  5. Trace R (axe des ordonnées) en fonction de la longueur L (axe des abscisses) et la droite de meilleur ajustement.
  6. Décris la relation et explique-la.
Longueur L (cm)U (V)I (A)R = U/I (Ω)R répété (Ω)
20
40
60
80
100

Questions

  1. Énonce la loi d'Ohm et calcule l'intensité dans une résistance de 47 Ω branchée sur 9 V.

  2. Calcule la résistance totale de 20 Ω et 30 Ω en série et en dérivation.

  3. Une lampe de 60 W est allumée 5 heures par jour pendant 30 jours. Combien de kWh cela fait-il ? Combien cela coûte-t-il à 0,30 € le kWh ?

  4. Décris ton graphique R–L et explique sa forme. Donne une source d'erreur.

Sources de chaque fait de cette fiche: echoesof.science/school/fr/electricity/sources/

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