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