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3e · Chapitre 11 · L'énergie et ses conversions

Puissance et énergie électrique

TP expérimental

Mesurer la puissance d'une lampe

Problème : Comment déterminer expérimentalement la puissance reçue par une lampe, et la comparer à sa puissance nominale ?

Durée : 55 min · Travail en binôme

🧰 Matériel (par binôme)

  • 1 générateur de tension continue réglable (0–12 V)
  • 2 lampes : 6 V – 0,1 A et 6 V – 0,3 A (sur supports)
  • 2 multimètres (un en voltmètre, un en ampèremètre)
  • 1 interrupteur, fils de connexion
  • Démonstration professeur : 1 wattmètre-prise (« compteur d'énergie ») et 2 appareils du quotidien (lampe LED et bouilloire)

⚠️ Sécurité

  • Toujours ouvrir l'interrupteur avant de modifier le montage.
  • Ampèremètre : brancher d'abord sur le plus grand calibre (10 A), puis descendre.
  • Ne pas dépasser 6,5 V aux bornes des lampes.
  • Secteur 230 V : uniquement manipulé par le professeur (wattmètre-prise).

🧪 Protocole

  1. Réalise le montage du schéma avec la lampe 6 V – 0,1 A : ampèremètre en série, voltmètre en dérivation aux bornes de la lampe. Fais vérifier.
  2. Règle le générateur pour que U = 1 V aux bornes de la lampe ; mesure I. Recommence pour 2, 3, 4, 5 et 6 V.
  3. Calcule P = U × I pour chaque mesure.
  4. Pour U = 6 V, recommence avec la lampe 6 V – 0,3 A.
  5. Démonstration : le professeur mesure au wattmètre la puissance d'une lampe LED puis d'une bouilloire, et l'énergie consommée pendant 2 min.

Schéma du montage

AV+− générateurinterrupteurlampevoltmètreampèremètre

📝 Résultats et exploitation

U (V)123456
I (A)
P = U × I (W)
éclat de la lampe
Appareil (démonstration)P affichée (W)E en 2 min (Wh)E calculée = P × t
lampe LED
bouilloire

1. Comment évolue l'éclat de la lampe avec la puissance reçue ?

2. Calcule la puissance nominale de chaque lampe (indications 6 V – 0,1 A et 6 V – 0,3 A) et compare à tes mesures sous 6 V.

3. Trace P en fonction de U. Est-ce une droite ?

4. Démonstration : vérifie la relation E = P × t avec les valeurs du wattmètre.

5. Pourquoi ne faut-il pas brancher la lampe de 6 V sur une tension de 12 V ?