Courant à travers Résistances et Ampoule
Comprendre le Courant à travers Résistances et Ampoule
Dans un laboratoire de physique, un étudiant est chargé de construire et d’analyser un circuit simple pour tester la loi d’Ohm et comprendre le sens du courant.
Le circuit est composé d’une source de tension, de deux résistances en série et d’une ampoule.
Matériel:
- Source de tension continue de 12 V
- Première résistance de 100 \(\Omega\)
- Deuxième résistance de 200 \(\Omega\)
- Ampoule avec une résistance de 50 \(\Omega\)
Schéma du Circuit:
Questions:
1. Calculer la résistance totale du circuit:
Utilisez la formule de résistance en série pour calculer la résistance totale du circuit.
2. Déterminer l’intensité du courant circulant dans le circuit:
Appliquez la loi d’Ohm en utilisant la tension totale de la source et la résistance totale calculée.
3. Calculer la chute de tension aux bornes de chaque composant:
Utilisez l’intensité du courant et la résistance de chaque composant pour ce calcul.
4. Indiquer le sens du courant dans le circuit:
À partir de la borne positive de la source, indiquez le sens du courant à travers chaque composant jusqu’à revenir à la borne négative.
5. Analyser l’impact d’une augmentation de la résistance de l’ampoule à 100 \(\Omega\). Comment cela affecterait-il l’intensité du courant dans le circuit?
Correction : Courant à travers Résistances et Ampoule
1. Calcul de la résistance totale du circuit
Dans un circuit en série, la résistance totale est simplement la somme des résistances individuelles :
\[ R_{\text{totale}} = R_1 + R_2 + R_{\text{ampoule}} \] \[ R_{\text{totale}} = 100\, \Omega + 200\, \Omega + 50\, \Omega \] \[ R_{\text{totale}} = 350\, \Omega \]
2. Intensité du courant dans le circuit
L’intensité du courant dans un circuit est donnée par la loi d’Ohm :
\[ I = \frac{V}{R} \] \[ I = \frac{12\, V}{350\, \Omega} \] \[ I \approx 0.0343\, A\, \text{(ou 34.3 mA)} \]
3. Chute de tension aux bornes de chaque composant
La chute de tension aux bornes d’un composant dans un circuit en série est également calculée avec la loi d’Ohm :
\[ V = I \times R \]
- Pour la première résistance (\(100\, \Omega\)) :
\[ V_1 = 0.0343\, A \times 100\, \Omega \] \[ V_1 = 3.43\, V \]
- Pour la deuxième résistance (\(200\, \Omega\)) :
\[ V_2 = 0.0343\, A \times 200\, \Omega \] \[ V_2 = 6.86\, V \]
- Pour l’ampoule (\(50\, \Omega\)) :
\[ V_{\text{ampoule}} = 0.0343\, A \times 50\, \Omega \] \[ V_{\text{ampoule}} = 1.715\, V \]
4. Sens du courant dans le circuit
Le courant dans un circuit conventionnel circule de la borne positive à la borne négative de la source de tension.
Ainsi, le courant circule de la source de tension à travers la première résistance, puis la deuxième résistance, ensuite à travers l’ampoule, et retourne finalement à la borne négative de la source.
5. Impact de l’augmentation de la résistance de l’ampoule
Si la résistance de l’ampoule augmente à \(100\, \Omega\), la résistance totale du circuit devient :
\[ R_{\text{totale, nouvelle}} = 100\, \Omega + 200\, \Omega + 100\, \Omega \] \[ R_{\text{totale, nouvelle}} = 400\, \Omega \]
Le nouveau courant dans le circuit sera :
\[ I_{\text{nouveau}} = \frac{12\, V}{400\, \Omega} \] \[ I_{\text{nouveau}} = 0.03\, A\, \text{(ou 30 mA)} \]
Cela montre une diminution de l’intensité du courant due à l’augmentation de la résistance totale, réduisant ainsi l’efficacité énergétique du circuit et diminuant la luminosité de l’ampoule si elle était dépendante de l’intensité du courant.
Courant à travers Résistances et Ampoule
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