Vidéo question :: Détermination de l’énergie dissipée par un composant électrique Physique

Transcription de la vidéo

Une ampoule est connectée à une pile en série. La différence de potentiel aux bornes de l’ampoule est de quatre volts. Et le courant à travers elle est de 0,1 ampères. Quelle quantité de charge passe à travers l’ampoule en 60 secondes ? Combien d’énergie l’ampoule dissipe-t-elle sous forme de lumière et de chaleur en 60 secondes ?

Nous avons ces deux questions concernant ce scénario. Et nous allons commencer par la première : « Quelle quantité de charge passe à travers cette ampoule en 60 secondes ? » En ce qui concerne cette ampoule, on nous dit qu’elle est connectée en série avec une pile et que la différence de potentiel aux bornes de l’ampoule est de quatre volts et que le courant traversant le circuit est de 0,1 ampère. Sur cette base, dans cette première question, nous voulons déterminer la quantité de charge qui traverse l’ampoule en 60 secondes.

Pour trouver cela, rappelons la définition de courant. Le courant 𝐼 est égal à la quantité de charge 𝑄 qui passe un point dans un circuit par unité de temps 𝑡. De manière équivalente, nous pouvons écrire que la charge 𝑄 est égale au courant fois le temps. Dans notre scénario, on nous donne le courant, 0,1 ampère. Et on nous donne aussi le temps, 60 secondes. Si nous substituons ces deux valeurs puis les multiplions ensemble, nous trouvons un résultat de six coulombs. C’est la quantité de charge qui passe à travers cette ampoule en 60 secondes.

Sachant cela, passons à la deuxième partie de notre question, qui demande : « Combien d’énergie l’ampoule dissipe-t-elle sous forme de lumière et de chaleur en 60 secondes ? » Ici, il sera utile de rappeler une équation pour l’énergie, la charge et la différence de potentiel dans les circuits électriques. Dans ce scénario, l’énergie impliquée est égale à la charge multipliée par la différence de potentiel qu’elle subit.

Une façon de mieux comprendre cette équation est de considérer une équation analogue du monde de la mécanique. Dans ce monde, si nous prenons un objet avec un poids 𝑊 et que nous l’élevons d’une hauteur ℎ au-dessus d’un niveau de référence, alors nous donnons à cet objet une énergie potentielle, qui est égale au produit de son poids multiplié par la hauteur. Dans ce cas, nous n’avons pas le poids multiplié par la hauteur. Mais nous avons une charge multipliée par une différence de potentiel. Et le produit de ces deux termes nous donne une énergie électrique.

Dans tous les cas, c’est l’énergie 𝐸 que nous voulons résoudre. Et cela équivaut à la charge 𝑄, que nous avions précédemment résolue comme étant de six coulombs, multipliée par la tension aux bornes de l’ampoule, quatre volts. Lorsque nous calculons le produit de ces valeurs, nous voyons qu’il est égal à 24 joules. Voilà combien d’énergie l’ampoule dégage à la fois en lumière et en chaleur en 60 secondes.