Exercice : II : UNE BATTERIE – DEUX LAMPES

Sur une même page, saisir les deux schémas comme suit :

Les composants BATTERY, LAMP et SWITCH seront pris dans la bibliothèque « ACTIVE ».

Procédure :

  • Cliquer sur le bouton COMPOSANTS en haut du bandeau gauche, puis sur la lettre P (raccourci clavier : taper directement P)

  • Commencer à saisir le nom du composant, par ex. BATT... et choisir dans la liste le composant "BATTERY" appartenant à la bibliothèque "ACTIVE"

Editer chacun des composants BATTERY et LAMP (clic droite – gauche) pour vérifier ou redéfinir leurs propriétés : valeur 12V, résistance interne des lampes 24 Ohms.

Enregistrer sous le nom "Lampes.dsn" (dans votre espace de travail personnel)

Pour une meilleure visibilité des effets, le schéma doit apparaître en blanc sur fond noir. Si ce n'est pas le cas, dans le menu Gabarit, faire « appliquer gabarit depuis projet... » Rhéostat.dsn (ou si l'interface est en anglais, dans le menu Template, faire « Load styles from design ... » Rheostat.dsn)

Lancer l'animation (touche ). Fermer les interrupteurs et observer les différences de fonctionnement. Arrêter l'animation (touche ).

 

Q4) Faire valider votre schéma au professeur .

 

Mesurer le courant dans chaque branche, ainsi que la tension aux bornes de chaque lampe, en plaçant correctement les appareils de mesure (DC AMMETER, DC VOLTMETER).

Question

Q5) Noter les relations entre VB, VL1, VL2,... et entre IB, IL1, IL2, ... mises en évidence par ces animations :

 

Question

Q6) Compte-tenu de la tension de la batterie et du courant qu'elle débite (que vous venez de mesurer), calculer dans les cas a) et b) :

  • La puissance fournie par la batterie,

  • la résistance équivalente constituée par l'association des deux lampes.

| Puissance électrique | Loi d'Ohm |

 

Question

Q7) Les lampes L1, L2, L3 et L4 ont une résistance identique (Rx) :

  • Donner la formule permettant de trouver la Req de 2 résistances (R1 et R2) en séries :

  • Calculer la résistance Rx des lampes :

  • Donner la formule permettant de trouver la Req de 2 résistances (R1 et R2) en parallèle (dérivation) :

  • Calculer la résistance Req équivalente à la mise en parallèle des 2 lampes , puis la comparer à la valeur calculée en Q6 :

| Association de résistances |

 

Question

Q8) Pour le câblage en série (a) :

  • Donner le courant dans les lampes :

  • Calculer la tension aux bornes des lampes :

  • Calculer la puissance consommée par les lampes :

 

Question

Q9) Pour le câblage en dérivation (parallèle) (b) :

  • Donner la tension aux bornes des lampes :

  • Calculer le courant dans les lampes :

  • Calculer la puissance consommée par les lampes :

 

Question

Q10) Chaque lampe ayant une tension nominale de fonctionnement de 12V , quel est le montage qui correspond à un fonctionnement normal des lampes : « a » ou « b » ? :

 

Question

Q11) La plaque signalétique de la batterie indique une capacité de 7 A·h. Calculer l'énergie totale qu'elle est capable de délivrer. ( en W·h puis en Joule)

Indice

Énergie d'une batterie : \(\mathbf{E=U \times Q}\)    avec \(\left\lbrace\begin{array}{lll}\text{E : Énergie en Watt·heure (W·h)}\\\text{U : tension de la batterie en Volt (V)}\\\text{Q : capacité de la batterie en Ampère·heure (A·h)} \end{array} \right.\)

Question

Q12) Pendant combien de temps la batterie pourrait-elle alimenter les lampes L1 et L2 :

  • dans le cas a) ?

  • dans le cas b) ?