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Puissance Dissipée par Chaque Résistance

Puissance Dissipée par Chaque Résistance

Puissance Dissipée par Chaque Résistance

Comprendre la Puissance Dissipée par Chaque Résistance

Lorsqu'un courant électrique circule à travers une résistance, de l'énergie électrique est convertie en énergie thermique (chaleur). Ce phénomène est connu sous le nom d'effet Joule. La puissance dissipée par une résistance mesure la vitesse à laquelle cette énergie est convertie. Elle peut être calculée à l'aide de plusieurs formules équivalentes : P=VI, P=I2R, ou P=V2/R, où V est la tension aux bornes de la résistance, I est le courant qui la traverse, et R est sa valeur ohmique. Dans un circuit, la puissance totale fournie par la source est égale à la somme des puissances dissipées par toutes les résistances (en supposant une source idéale et uniquement des composants résistifs).

Données de l'étude

On considère le circuit en courant continu représenté ci-dessous, alimenté par une source de tension Vs.

Valeurs des composants :

  • Tension de la source : Vs=12V
  • Résistance R1 : 2Ω
  • Résistance R2 : 6Ω
  • Résistance R3 : 3Ω

La résistance R1 est en série avec le groupement parallèle formé par R2 et R3.

Schéma : Circuit DC pour Calcul de Puissance
Vs 12V + R1 A R2 R3 B → Itotal → I2 → I3

Circuit DC pour l'analyse de la puissance dissipée.


Questions à traiter

  1. Calculer la résistance équivalente (Req23) du groupement parallèle formé par R2 et R3.
  2. Calculer la résistance totale équivalente (Rtotal) du circuit.
  3. Calculer le courant total (Itotal) fourni par la source. Ce courant traverse R1.
  4. Calculer la tension (Vpar) aux bornes du groupement parallèle (R2//R3).
  5. Calculer le courant (I2) traversant la résistance R2.
  6. Calculer le courant (I3) traversant la résistance R3.
  7. Calculer la puissance (P1) dissipée par la résistance R1.
  8. Calculer la puissance (P2) dissipée par la résistance R2.
  9. Calculer la puissance (P3) dissipée par la résistance R3.
  10. Calculer la puissance totale (Pdissipée) dissipée par toutes les résistances.
  11. Calculer la puissance (Psource) fournie par la source et la comparer à Pdissipée.

Correction : Puissance Dissipée par Chaque Résistance

Question 1 : Résistance équivalente (Req23) de R2//R3

Principe :

Pour deux résistances en parallèle, Req=R2×R3R2+R3.

Formule(s) utilisée(s) :
Req23=R2R3R2+R3
Données spécifiques :
  • R2=6Ω
  • R3=3Ω
Calcul :
Req23=6Ω×3Ω6Ω+3Ω=18Ω29Ω=2Ω
Résultat Question 1 : La résistance équivalente du groupement parallèle est Req23=2Ω.

Question 2 : Résistance totale équivalente (Rtotal)

Principe :

R1 est en série avec Req23. Donc, Rtotal=R1+Req23.

Formule(s) utilisée(s) :
Rtotal=R1+Req23
Données spécifiques :
  • R1=2Ω
  • Req23=2Ω
Calcul :
Rtotal=2Ω+2Ω=4Ω
Résultat Question 2 : La résistance totale équivalente du circuit est Rtotal=4Ω.

Quiz Intermédiaire 1 : Si R1 était de 4Ω au lieu de 2Ω, la nouvelle Rtotal serait :

Question 3 : Courant total (Itotal)

Principe :

Utilisation de la loi d'Ohm : Itotal=VsRtotal.

Formule(s) utilisée(s) :
Itotal=VsRtotal
Données spécifiques :
  • Vs=12V
  • Rtotal=4Ω
Calcul :
Itotal=12V4Ω=3A
Résultat Question 3 : Le courant total fourni par la source est Itotal=3A. Ce courant traverse R1, donc I1=3A.

Question 4 : Tension (Vpar) aux bornes du groupement parallèle

Principe :

La tension aux bornes du groupement parallèle (R2//R3) est Vpar=Req23×Itotal. Alternativement, Vpar=VsV1, où V1 est la chute de tension aux bornes de R1.

Calculons d'abord V1=R1×Itotal=2Ω×3A=6V.

Formule(s) utilisée(s) :
Vpar=Vs(R1Itotal)ouVpar=Req23Itotal
Données spécifiques :
  • Vs=12V
  • R1=2Ω
  • Itotal=3A
  • Req23=2Ω
Calcul (Méthode 1) :
V1=R1Itotal=2Ω×3A=6VVpar=VsV1=12V6V=6V
Calcul (Méthode 2 - Vérification) :
Vpar=Req23Itotal=2Ω×3A=6V
Résultat Question 4 : La tension aux bornes du groupement parallèle est Vpar=6V. Donc V2=V3=6V.

Question 5 : Courant (I2) traversant R2

Principe :

I2=VparR2.

Formule(s) utilisée(s) :
I2=VparR2
Données spécifiques :
  • Vpar=6V
  • R2=6Ω
Calcul :
I2=6V6Ω=1A
Résultat Question 5 : Le courant traversant R2 est I2=1A.

Question 6 : Courant (I3) traversant R3

Principe :

I3=VparR3. On peut aussi utiliser la loi des nœuds : Itotal=I1=I2+I3.

Formule(s) utilisée(s) :
I3=VparR3
Données spécifiques :
  • Vpar=6V
  • R3=3Ω
Calcul :
I3=6V3Ω=2A

Vérification par la loi des nœuds : I2+I3=1A+2A=3A, ce qui est égal à Itotal.

Résultat Question 6 : Le courant traversant R3 est I3=2A.

Question 7 : Puissance (P1) dissipée par R1

Principe :

La puissance dissipée par une résistance peut être calculée par P=I2R ou P=VI ou P=V2/R. Utilisons P1=I12R1.

Formule(s) utilisée(s) :
P1=I12R1
Données spécifiques :
  • I1=Itotal=3A
  • R1=2Ω
Calcul :
P1=(3A)2×2Ω=9A2×2Ω=18W
Résultat Question 7 : La puissance dissipée par R1 est P1=18W.

Quiz Intermédiaire 2 : Si le courant traversant une résistance double, comment varie la puissance dissipée par cette résistance ?

Question 8 : Puissance (P2) dissipée par R2

Principe :

P2=I22R2 ou P2=V2I2.

Formule(s) utilisée(s) :
P2=I22R2
Données spécifiques :
  • I2=1A
  • R2=6Ω
Calcul :
P2=(1A)2×6Ω=1A2×6Ω=6W
Résultat Question 8 : La puissance dissipée par R2 est P2=6W.

Question 9 : Puissance (P3) dissipée par R3

Principe :

P3=I32R3 ou P3=V3I3.

Formule(s) utilisée(s) :
P3=I32R3
Données spécifiques :
  • I3=2A
  • R3=3Ω
Calcul :
P3=(2A)2×3Ω=4A2×3Ω=12W
Résultat Question 9 : La puissance dissipée par R3 est P3=12W.

Question 10 : Puissance totale (Pdissipée) dissipée

Principe :

La puissance totale dissipée est la somme des puissances dissipées par chaque résistance : Pdissipée=P1+P2+P3.

Formule(s) utilisée(s) :
Pdissipée=P1+P2+P3
Données calculées :
  • P1=18W
  • P2=6W
  • P3=12W
Calcul :
Pdissipée=18W+6W+12W=36W
Résultat Question 10 : La puissance totale dissipée par les résistances est Pdissipée=36W.

Question 11 : Puissance (Psource) fournie et comparaison

Principe :

La puissance fournie par la source est Psource=Vs×Itotal. Dans un circuit purement résistif, cette puissance doit être égale à la puissance totale dissipée par les résistances.

Formule(s) utilisée(s) :
Psource=VsItotal
Données spécifiques :
  • Vs=12V
  • Itotal=3A
  • Pdissipée=36W
Calcul :
Psource=12V×3A=36W

Comparaison : Psource=36W et Pdissipée=36W.

Résultat Question 11 : La puissance fournie par la source est Psource=36W. Ceci est égal à la puissance totale dissipée, confirmant la conservation de l'énergie.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Laquelle de ces formules N'EST PAS une formule correcte pour la puissance dissipée par une résistance ?

2. Si la tension aux bornes d'une résistance est doublée et que sa valeur reste constante, la puissance dissipée :

3. L'unité de la puissance électrique est le :


Glossaire

Puissance Électrique (P)
Taux auquel l'énergie électrique est transférée par un circuit électrique. Unité : Watt (W).
Puissance Dissipée
Puissance convertie en une autre forme d'énergie, généralement thermique (chaleur), dans un composant résistif. Calculée par P=VI=I2R=V2/R.
Effet Joule
Dégagement de chaleur produit par le passage d'un courant électrique dans un conducteur présentant une résistance électrique.
Loi d'Ohm
Relation entre la tension (V), le courant (I) et la résistance (R) : V=IR.
Conservation de l'Énergie
Principe selon lequel l'énergie totale d'un système isolé reste constante. Dans un circuit électrique, la puissance fournie par la source est égale à la somme des puissances consommées ou dissipées par les composants.
Puissance Dissipée par Chaque Résistance

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