【Édition People's Education】Physique du lycée, Semestre 3 obligatoire : Transformation de l'énergie électrique : des phénomènes de la vie quotidienne aux lois physiques

L'énergie électrique n'est pas seulement la base de la civilisation moderne, mais aussi la monnaie universelle des transformations d'énergie dans la nature« monnaie universelle »Cette leçon repose sur une logique centrale : partir des phénomènes macroscopiques liés aux appareils électriques du quotidien, observer la transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique, énergie interne, énergie lumineuse et énergie chimique, afin de comprendre« le travail est la mesure de la transformation d'énergie »ce fondement physique.

Mécanismes clés

Travail électrique et transformationLe processus par lequel le courant effectue un travail correspond à la transformation de l'énergie électrique en d'autres formes d'énergie. Le moteur convertit principalement l'énergie électrique en énergie mécanique, mais dans un circuit non résistif pur, il produit également de l'énergie interne en raison de sa résistance interne.
Vision de conservation du systèmeL'énergie ne peut pas apparaître de nulle part. Par exemple, la centrale nucléaire Hualong One transforme l'énergie de fission nucléaire en énergie thermique, qui fait tourner une turbine pour produire de l'énergie mécanique, avant d'être finalement convertie en électricité par un générateur.
Évaluation de l'efficacitéLa conversion réelle s'accompagne toujours de pertes. Par exemple, lorsqu'un ventilateur de bureau fonctionne, la puissance d'entrée $P$ se transforme en travail utile $P_{mech}$ et en perte thermique $I^2R$.

QUESTION 1

[Réponse courte] Comme indiqué sur la figure 11-1, la tension entre les points $A$ et $B$ est de $10 \, \text{V}$, les résistances sont $R_1 = 1 \, \text{k}\Omega$, $R_2 = 5 \, \Omega$, $R_3 = 2 \, \text{k}\Omega$, $R_4 = 10 \, \text{k}\Omega$. Estimez la valeur du courant $I$ dans le circuit principal.

0,5 A

2 A

5 A

10 A

QUESTION 2

[Réponse courte] [Image : Circuit 11.4-7] Dans le circuit illustré à la figure 11.4-7, la tension entre les points $A$ et $B$ est $U$, la résistance fixe a une valeur $R$, et la résistance variable maximale est $R_1$. Quelle est la plage de variation de la tension $U_R$ aux bornes de $R$ pendant le déplacement du curseur du potentiomètre ?

0 à $U$

$U \frac{R}{R+R_1}$ à $U$

$U \frac{R_1}{R+R_1}$ à $U$

QUESTION 3

[Réponse courte] [Image : Circuit 12.1-5] Quatre résistances fixes sont connectées selon le schéma de la figure 12.1-5. Les spécifications de $R_A$ et $R_C$ sont « 10 V 4 W », celles de $R_B$ et $R_D$ sont « 10 V 2 W ». Classez ces quatre résistances par ordre décroissant de puissance dissipée.

$P_B = P_D > P_A = P_C$

$P_A = P_C > P_B = P_D$

$P_A = P_B = P_C = P_D$

QUESTION 4

Dans un circuit résistif pur, quelle est la relation entre le travail électrique $W$ effectué par le courant et la chaleur de Joule $Q$ produite ?

$W > Q$

$W = Q$

$W < Q$

QUESTION 5

Lorsque le moteur fonctionne, la puissance totale d'entrée est $P$, la puissance mécanique de sortie est $P_{out}$. Quelle est alors la puissance dissipée par effet Joule due à la résistance interne du moteur ?

$P + P_{out}$

$P - P_{out}$

$P \cdot P_{out}$