Résistance et consommation

[invite234e39ed]

Salut à tous !
Il y a une question que je me pose, et j'ai l'impression d'avoir une réponse incomplète de ma prof de physique :

Imaginons que nous ayons une pile neuve, reliée à une lampe.
Imaginons ensuite que l'on obtienne une durée d'éclairage d'une heure.

Si maintenant on ajoute en série une résistance (faible, quelques dizaines d'ohms). L'éclairage sera un peu plus faible, mais sera t-il d'une durée supérieure ? du fait que la résistance "laisse moins passer de courant".

La réponse fournie est non, "car la résistance ne fait que dissiper intégralement de l'énergie, et non restreindre le passage du courant".

Je pense que soit la réponse est fausse, soit incomplète.
Par exemple, avec un condensateur (10 mF), j'obtiens 5s avec une DEL, mais 12s avec une résistance ajoutée en série.

Est-ce un phénomène différent (pile/condo/accu) ?
Ou bien est-ce que la résistance "restreint" le passage du courant".

Merci !
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[gienas]

Bonjour yopyopyop et tout le groupe

... La réponse fournie est non, "car la résistance ne fait que dissiper intégralement de l'énergie, et non restreindre le passage du courant" ...

Cette réponse, telle que tu l'as transcrite, est évidemment fausse. Je te soupçonne d'avoir mal compris, d'avoir mal interprété, car je suppose aussi, que ta prof ne s'est pas trompée

Ce qui est juste, c'est que toute l'énergie dissipée dans la résistance est perdue. Enfin, elle a servi à réchauffer le local, mais pour la pile et l'énergie lumineuse attendue, c'est une perte.

Par contre, la présence de cette résistance diminue le courant dans le circuit. De ce fait, comme la quantité d'électricité dans la pile est connue (enfin définie par construction), la pile aura une durée de vie plus longue avec un plus faible courant.

Par exemple, si l'on dit que la pile peut débiter un courant I pendant 1 heure, elle serait capable de débiter un courant I/2 pendant 2 heures.

[invite234e39ed]

Merci pour la réponse rapide !
Donc l'intensité du courant diminiue bel et bien quand on ajoute une résistance en série !

Sur le schéma proposé : une pile 6V une lampe, la lampe brille avec
une intensité dans le circuit de 60 mA.
tension aux bornes de la lampe : 6V

Avec une résistance de 20ohms en série, il est noté :
intensité dans le circuit 60mA
tension aux bornes de la résistance : 1.2V (loi d'ohm)
tension aux bornes de la lampe : 4,8V

Donc selon ta réponse, le courant devrait être inférieur à 60 mA. Comment le trouver ?
Merci !

[calculair]

Bonjour,

On pourrait se poser la question suivante
En supposant la quantité d'electricité contenue dans la pile comme une donnée stable.

Comment l'energie dissipée par la decharge varie quand le courant débité par la pile est divisé par 2 ?

W(1) = somme ( R I² dt ) de 0 à T = 1/3 R I³

et aussi
W(2) = somme (R (I/2)² dt de 0 à 2T
= 1/4 R I³1/3 = 1/12 RI³

Quand le courant diminue, l'energie totale extraite avec ces hypothèses diminue.

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour,
Dans le cas de ta lamp seule
Tension aux bornes 6V
Courant 0,06A
La resistance de l'ampoule est 6/0,6 = 100 ohms

Cas avec la resistance 20 Ohms en serie et un courant de 0,06A

La tension aux bornes de la resistance est bien de 1,2 V ( 20 * 0,06 = 1,6 V )

La tension aux bornes de la lampe est de 4,8V , ce qui impose une resistance de
R = 4,8 /0,06 = 80 ohms

La résistance totale du circuit est toujours de 100 Ohms ( ce qui explique que le courant est inchangé )

[calculair]

Bonjour,

On pourrait se poser la question suivante
En supposant la quantité d'electricité contenue dans la pile comme une donnée stable.

Comment l'energie dissipée par la decharge varie quand le courant débité par la pile est divisé par 2 ?

W(1) = somme ( R I² dt ) de 0 à T = 1/3 R I³

et aussi
W(2) = somme (R (I/2)² dt de 0 à 2T
= 1/4 R I³1/3 = 1/12 RI³

Quand le courant diminue, l'energie totale extraite avec ces hypothèses diminue.

J'ai oublié de multiplier par la durée

W(1) = 1/3 R I³ * T

et pour

W(2) =1/12 RI³ * 2 T = 1/6 RI³ *T

[gienas]

Attention!

Ici, je crains une erreur d'interprétation, d'énoncé, ou, s'il s'agit de mesures expérimentales, d'erreurs de mesures.

... Sur le schéma proposé : une pile 6V une lampe, la lampe brille avec
une intensité dans le circuit de 60 mA.
tension aux bornes de la lampe : 6V ...

Bien que ce soit une erreur de le faire, on peut calculer la résistance équivalente à la lampe, qui est R=U/I

RL=6/60E-3=100

Je dis bien qu'il s'agit d'une résistance équivalente, car, dans d'autres conditions de fonctionnement, la lampe sera équivalente à une autre résistance. En effet, un filament de lampe, dont la luminosité donc la température change, voit sa résistance changer, du fait du coefficient de température positif du tungstène.

A froid, donc vers 25°C, la résistance mesurée à l'ohmmètre est environ 10 fois plus faible qu'à chaud, vers 2500°C, que l'on ne peut obtenir que par le calcul.

Il faut donc savoir ou s'attendre à ce que le courant baisse, si l'on ajoute une résistance, mais pas tout à fait autant qu'il ne baisserait si la résistance apparente du filament restait fixe. Le filament tend à se comporter comme un "régulateur de courant", mais n'y parvient pas totalement.

Attendons la suite du calcul:

... Avec une résistance de 20ohms en série, il est noté :
intensité dans le circuit 60mA ...

J'ignore qui a noté. Et je conteste l'intensité annoncée de 60 mA. Elle est forcément plus faible.

Si l'on conservait les 100 calculés, on trouverait

I=6/120=50E-3 A soit 50 mA

La lampe jouant son rôle de "régulateur" annoncé, ce sera de l'ordre de 55 mA, mais à coup sûr pas 60 mA.

... tension aux bornes de la résistance : 1.2V (loi d'ohm) ...

Ce qui, en appliquant la loi d'Ohm, donne

I=1,2/20=60E-3 A soit 60 mA que je conteste.

Tu avais mentionné un essai fait avec une LED, qui présente un comportement bien plus "stable" qu'un filament d'ampoule. Une LED a un autre défaut, celui du seuil, mais, quand il est dépassé, ce qui était le cas de ton exemple, les calculs sont plus prévisibles à mener.

... le courant devrait être inférieur à 60 mA. Comment le trouver ? ...

Pas facile car dépendant de la lampe, de sa température de filament et du coefficient de température du tungstène. La valeur que je t'ai donnée n'est pas trop éloignée de la réalité.

Peux-tu nous préciser, juste pour savoir, d'où sortent les valeurs que tu nous a données? (pif, énoncé, expérience ...)

Si tu le peux, fais lire le présent fil à ta prof, et suggère lui d'intervenir.

[invite234e39ed]

Merci pour vos réponses!
l'exo est celui que l'on nous a donné au tableau.
Effectivement, la prof "sous entendait" (super pour la compréhension...) que la résistance de la lampe variait avec sa température, donc on avait une résistance totale identique.
Je lui ai parlé de ce fil, où l'on démontre les valeurs. Elle a admis qu'elle s'était trompée car elle n'en démordait pas au sujet de la valeur moindre. On peut le lui pardonner, elle commence tout juste cette année !
En tous cas merci à tous de m'avoir aidé à éclaircir ce point !