Idée clé du chapitre : dans un circuit, le générateur convertit une énergie (chimique, mécanique...) en énergie électrique qu'il fournit. Le récepteur la reçoit et la reconvertit en une autre forme, avec toujours une part perdue en chaleur (effet Joule).
2 Tableau récapitulatif des formules
Dipôle
Convention
Énergie
Puissance
Récepteur (général)
$I$ et $U_{AB}$ opposés
$W = U_{AB}\cdot I \cdot \Delta t$
$P = U_{AB}\cdot I$
Conducteur ohmique (effet Joule)
$I$ et $U_{AB}$ opposés
$Q = R\cdot I^2 \cdot \Delta t$
$P = R\cdot I^2$
Générateur
$I$ et $U_{PN}$ même sens
$W_e = U_{PN}\cdot I \cdot \Delta t$
$P_e = U_{PN}\cdot I$
Unités et conversions
$W$, $Q$, $W_e$ en joule (J) ; $P$, $P_e$ en watt (W)
Piège classique : ne pas confondre $W = U_{AB}\cdot I \cdot \Delta t$ (valable pour tout récepteur) et $Q = R\cdot I^2 \cdot \Delta t$ (valable uniquement pour un conducteur ohmique pur).
3 Méthodologie : exploiter les résultats de TP
TP « Puissance nominale vs puissance réelle »
Lire la puissance nominale gravée sur l'appareil (ex. lampe 12 V ; 5 W).
Mesurer $U$ et $I$ réels aux bornes de l'appareil, calculer $P_{mesurée} = U\cdot I$.
Comparer $P_{mesurée}$ à $P_{nominale}$ : si $P_{mesurée} < P_{nominale}$, l'appareil fonctionne en dessous de ses conditions normales (brillance plus faible).
TP « Calorimétrie - Effet Joule »
Relever $t$ et $\theta$ à intervalles réguliers.
Calculer $Q = (m\,c_{eau} + C_{cal})\cdot(\theta - \theta_0)$ pour chaque instant.
Tracer le graphique $Q = f(t)$ : c'est une droite par l'origine.
Déterminer la pente $a = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t}$.
Comparer $a$ avec $R\cdot I^2$ calculé à partir des valeurs mesurées.
Rappel méthode : chaque fois qu'un graphique est une droite passant par l'origine, son coefficient directeur a un sens physique — ici, c'est une puissance en watts.
4 Ce qu'il faut absolument retenir
Synthèse finale
Le récepteur reçoit de l'énergie électrique et la convertit en énergie thermique + une autre forme utile.
Convention récepteur : flèches $I$ et $U_{AB}$ opposées — convention générateur : flèches $I$ et $U_{PN}$ dans le même sens.
L'effet Joule est un échauffement inévitable dans tout conducteur parcouru par un courant.
Pour un conducteur ohmique : toute l'énergie électrique devient chaleur, $Q = R\cdot I^2\cdot \Delta t$.
Le générateur est le dipôle actif : il fournit $W_e = U_{PN}\cdot I \cdot \Delta t$ au reste du circuit.
Dans un graphique $Q=f(t)$ linéaire par l'origine, la pente représente une puissance.
