Exercice n°3
Energie
et électrolyse
On dispose d’un circuit
électrique comprenant, un générateur linéaire de tension (E=12 V, r = 1
Ω), un conducteur ohmique (R= 10 Ω) et un électrolyseur de force contre
électromotrice E’= 4 V.
L’ensemble des dipôles est en
série.
1- Schématiser le circuit en y incluant un ampèremètre
mesurant l’intensité qui traverse le conducteur ohmique et un voltmètre qui
mesure la tension aux bornes de l’électrolyseur.
2- L’intensité ne varie pas au cours de l’expérience et a
une valeur de 500 mA pour une durée de fonctionnement de 12 minutes.
a- En déduire l’énergie dissipée par effet joule par le
conducteur ohmique.
b- Calculer la résistance interne de l’électrolyseur à
l’aide de l’intensité.
3-
On a changé le conducteur ohmique par un
nouveau conducteur ohmique.
On
a maintenant une intensité de 0.35 A qui traverse ce circuit.
a- Calculer la valeur de l’énergie totale produite par le
générateur en 20 minutes.
b- Calculer la valeur de l’énergie électrique fournie au
circuit par le générateur en 20 minutes.
c- Calculer la nouvelle résistance du nouveau conducteur
ohmique et en déduire l’énergie dissipée par effet joule par l’ensemble des
dipôles récepteurs de ce circuit.
Correction
1. Schéma du circuit :
2. On a I = 0.5 A et Dt = 12x60 =720 s
a- Pour le conducteur ohmique, W = RI²Dt = 1800 J
b- Il s’agit d’un circuit en série, on peut donc
appliquer la loi de Pouillet :
5 W
3. On a maintenant I = 0.35 A et Dt = 20x60 =1200 s
4.
a- Wengendré = EIDt = 5040 J
b- Wfournie = EIDt - rI²Dt = 4893 J
c- On peut appliquer la loi de Pouillet puisque le
circuit est en série.
soit R = = 17 W
Les dipôles récepteurs du circuit qui
dissipent de l’énergie par effet joule sont le conducteur ohmique et le moteur.
WJ = RI²Dt + r’I²Dt = 3.2 103 J