Un appareil électrique et plusieurs grandeurs confondues
Une fiche d’exercice modélise un appareil alimenté sous 12 V, parcouru par un courant constant de 2 A pendant 30 s. Elle donne les relations P = UI, E = Pt et Q = It. L’énergie utile mesurée dans le modèle est de 540 J. Un élève appelle les ampères une énergie, un autre considère que la charge disparaît parce que l’appareil chauffe, et un troisième affirme que le rendement doit être calculé en divisant l’énergie reçue par l’énergie utile. Les élèves doivent distinguer tension, courant, charge, puissance et énergie, conserver leurs unités et expliquer les transferts sans créer ou détruire arbitrairement de l’énergie ou de la charge.
1. Calculer puissance, énergie reçue et charge transférée.
Read the worked answer
La puissance vaut 12 × 2 = 24 W. L’énergie reçue vaut 24 × 30 = 720 J. La charge transférée vaut 2 × 30 = 60 C. Ces résultats correspondent à des grandeurs et unités distinctes.
2. Quel rendement et quel commentaire de conservation sont appropriés ?
Read the worked answer
Le rendement défini par utile/reçu vaut 540/720 = 0,75, soit 75 %. Le reste est transféré sous des formes non retenues comme utiles. Un transfert d’énergie thermique ne signifie pas que le courant ou la charge se consume.