Rapport de laboratoire de physique
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Introduction

Objectifs

Les objectifs de cette expérience étaient de comprendre l'équivalence de l'énergie électrique et thermique, d'apprendre les techniques de calorimétrie et de mesurer à la fois l'énergie électrique et son équivalent en énergie électrique.

Theorie

L'équivalent en Joule de chaleur électrique ou mécanique est la quantité d'énergie électrique contenue dans une unité d'énergie thermique. Les deux formes d'énergie sont mesurées en joules (J). L'énergie thermique est mesurée en kilocalories. Sir James Joule a étudié l'énergie électrique et mécanique et a constaté qu'entre les deux il existe une constante de proportionnalité. Cette constante est l'équivalent en Joule de la chaleur, notée J. Dans cette expérience, le facteur devait être déterminé.

Le pouvoir est le taux de travail. Le courant électrique fait référence à l’énergie électrique transférée par un circuit électrique par unité de temps. Son unité SI est le watt (W). Le travail W requis pour déplacer une charge électrique Q d’une différence de potentiel V est donné par;

Pour les calculs et les formules, consultez le pdf ci-joint

Matériels et appareils

Cela comprenait: un ensemble avec bobine de chauffage résistive, connecteurs électriques, agitateur, styromousse et calorimètres en aluminium, calorimètre à double paroi, alimentation basse tension et haute intensité, voltmètre, ampèremètre, câbles électriques, capteur de température et données d'interface universelle Pasco 850 Universal système d'acquisition.

Procédure

L’interface universelle Pasco 850 a été activée et le programme logiciel Capstone a été lancé à partir du menu Démarrer. L'icône de configuration du matériel a été cliquée. Sur la fenêtre de configuration du matériel, le bouton Add Sensor / Instrument (Ajouter un capteur / un instrument) a ensuite été cliqué pour afficher un autre menu, après quoi les capteurs analogiques de l’atelier scientifique ont été sélectionnés. Les capteurs de température et d'acier inoxydable ont ensuite été choisis dans la liste Capteurs / Instruments.

La fréquence d'échantillonnage a ensuite été ajustée dans la palette de commandes de manière à effectuer une lecture toutes les deux secondes en définissant l'icône de réglage de la fréquence d'échantillonnage. Le panneau de configuration du matériel a été réduit en cliquant sur l’icône de configuration du matériel. Sous le panneau d'affichage, les icônes Tableau et Graphique ont été double-cliquées pour afficher la température dans un tableau et un graphique en fonction du temps. Après cela, le reste des dispositifs expérimentaux a été mis en place, y compris le calorimètre et l’alimentation et le circuit. La masse de la boîte d’insert en aluminium a été enregistrée avant l’ajout d’eau, puis à nouveau après l’ajout d’eau. Le courant a ensuite été ajusté jusqu’à environ l’ampère 1, mais pas au-dessus du commutateur à couteau fermé. Le commutateur a ensuite été ouvert pour annuler le flux de courant avant le début des mesures. Les valeurs de tension et de courant ont ensuite été enregistrées sur une fiche technique.

Le temps d'enregistrement de la température a ensuite été réglé. Ensuite, la sonde et le chauffage ont été placés dans de l'eau alors que l'interrupteur du circuit était éteint. Le bouton d'enregistrement a été appuyé et l'interrupteur est retourné en même temps tout en continuant de brasser.

Calculs

Pour les calculs, consultez le pdf ci-joint

Ouvrages cités

Glover, J. Duncan, Mulukutla S. Sarma et Thomas Overbye. Analyse et conception du système d'alimentation, version SI. Cengage Learning, 2012. Hubert, C. et al. "Simulation de la conduction électrique du continuum et du chauffage Joule à l'aide de domaines DEM." Journal international des méthodes numériques en génie (2016).

Pièces jointes:
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