Voici le corrigé du TP sur la puissance et l’énergie électrique : les résultats types, les réponses détaillées, un compte rendu modèle et les erreurs les plus courantes. Tes valeurs peuvent légèrement différer selon la lampe.
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Résultats types du corrigé du TP sur la puissance
| U (V) | I (A) | P = U × I (W) | U ÷ I (Ω) |
|---|---|---|---|
| 2,0 | 0,28 | 0,56 | 7,1 |
| 3,0 | 0,34 | 1,02 | 8,8 |
| 4,0 | 0,40 | 1,60 | 10,0 |
| 5,0 | 0,45 | 2,25 | 11,1 |
| 6,0 | 0,50 | 3,00 | 12,0 |
Sous 6,0 V pendant 300 s : E = 3,00 × 300 = 900 J.
Réponses aux questions
- P = U × I, avec P en watts (W), U en volts (V) et I en ampères (A).
- Voir le tableau. La puissance augmente fortement avec la tension : de 0,56 W sous 2,0 V à 3,00 W sous 6,0 V. Elle n’est pas proportionnelle à U, car l’intensité augmente aussi.
- Sous 6,0 V, P = 6,0 × 0,50 = 3,0 W : on retrouve exactement l’inscription 3 W. La lampe reçoit bien la puissance nominale lorsqu’elle fonctionne à la tension nominale.
- E = P × t = 3,0 × 300 = 900 J. En kWh : 900 ÷ 3,6 × 106 = 2,5 × 10−4 kWh. On peut aussi calculer 0,0030 kW × (300 ÷ 3 600) h = 2,5 × 10−4 kWh.
- Non : U ÷ I passe de 7,1 Ω à 12,0 Ω. La lampe n’est pas un conducteur ohmique, car la résistance du filament augmente avec sa température.
- L’énergie électrique est convertie en énergie thermique par effet Joule dans le filament, et une petite partie seulement en lumière.
- Au-delà de la tension nominale, la puissance et la température du filament augmentent trop : le filament risque de fondre et la lampe de griller.
Conclusion et compte rendu modèle
Nous avons étudié une lampe 6 V – 3 W alimentée par un générateur réglable. Un ampèremètre placé en série et un voltmètre placé en dérivation ont permis de mesurer l’intensité I pour cinq tensions de 2,0 V à 6,0 V. La puissance reçue, calculée par P = U × I, augmente de 0,56 W à 3,00 W. Sous la tension nominale de 6,0 V, la puissance mesurée est de 3,00 W, ce qui confirme l’inscription portée sur la lampe. Le rapport U ÷ I n’est pas constant (de 7,1 Ω à 12,0 Ω) : la lampe n’est pas un conducteur ohmique, sa résistance augmente avec la température du filament. En laissant la lampe allumée 300 s sous 6,0 V, l’énergie consommée est E = P × t = 900 J, soit 2,5 × 10−4 kWh. Cette énergie électrique est en grande partie convertie en chaleur. L’expérience montre que la puissance et la durée déterminent l’énergie consommée.
Erreurs fréquentes en TP
- Oublier de convertir la durée en secondes avant de calculer des joules.
- Brancher l’ampèremètre en dérivation, ce qui provoque un court-circuit.
- Confondre puissance (W) et énergie (J).
- Dépasser la tension nominale de la lampe.
- Lire une intensité avant que la valeur ne soit stabilisée.
- Oublier l’unité dans le tableau ou arrondir trop tôt les résultats intermédiaires.