Calcul de la Puissance d’une Ampoule LED
Comprendre le Calcul de la Puissance d’une Ampoule LED
Dans un laboratoire, un technicien teste un circuit électrique pour évaluer l’efficacité d’une nouvelle ampoule LED. L’ampoule est alimentée par une source de tension continue et est connectée en série avec un résistor de régulation. Le circuit est prévu pour fonctionner sous une tension nominale de 12 volts. Le technicien souhaite déterminer la puissance consommée par l’ampoule pour vérifier si elle correspond aux spécifications du fabricant qui indique une efficacité énergétique supérieure aux modèles précédents.
Données:
- Tension de la source (V): 12 volts
- Résistance de l’ampoule (R_ampoule): 24 ohms
- Résistance du résistor de régulation (R_régulation): 6 ohms
Questions:
1. Calculez la résistance totale du circuit.
2. Déterminez le courant total circulant dans le circuit.
3. Calculez la puissance totale consommée par le circuit.
4. Déterminez la puissance consommée par l’ampoule LED seule.
5. Comparez la puissance consommée par l’ampoule avec la puissance théorique donnée par le fabricant, qui est de 4 watts, et discutez de l’efficacité de l’ampoule basée sur vos résultats.
Correction : Calcul de la Puissance d’une Ampoule LED
1. Calcul de la résistance totale du circuit
Dans un circuit en série, la résistance totale est la somme des résistances de chaque composant du circuit.
Formule:
\[ R_{\text{totale}} = R_{\text{ampoule}} + R_{\text{régulation}} \]
Données:
- \(R_{\text{ampoule}} = 24 \, \Omega\)
- \(R_{\text{régulation}} = 6 \, \Omega\)
Calcul:
\[ R_{\text{totale}} = 24 \, \Omega + 6 \, \Omega \] \[ R_{\text{totale}}= 30 \, \Omega \]
2. Détermination du courant total dans le circuit
Le courant dans un circuit en série où une tension unique est appliquée est déterminé par la loi d’Ohm, qui relie la tension totale à la résistance totale.
Formule:
\[ I = \frac{V}{R_{\text{totale}}} \]
Données:
- \(V = 12 \, V\)
- \(R_{\text{totale}} = 30 \, \Omega\)
Calcul:
\[ I = \frac{12 \, V}{30 \, \Omega} = 0.4 \, A \]
3. Calcul de la puissance totale consommée par le circuit
La puissance totale dans un circuit est le produit de la tension totale par le courant qui traverse le circuit.
Formule:
\[ P_{\text{totale}} = V \times I \]
Données:
- \(V = 12 \, V\)
- \(I = 0.4 \, A\)
Calcul:
\[ P_{\text{totale}} = 12 \, V \times 0.4 \, A \] \[ P_{\text{totale}} = 4.8 \, W \]
4. Détermination de la puissance consommée par l’ampoule LED seule
La puissance consommée par un composant spécifique dans un circuit en série peut être calculée en utilisant le courant total du circuit et la résistance du composant.
Formule:
\[ P_{\text{ampoule}} = I^2 \times R_{\text{ampoule}} \]
Données:
- \(I = 0.4 \, A\)
- \(R_{\text{ampoule}} = 24 \, \Omega\)
Calcul:
\[ P_{\text{ampoule}} = (0.4 \, A)^2 \times 24 \, \Omega \] \[ P_{\text{ampoule}} = 0.16 \, A^2 \times 24 \, \Omega \] \[ P_{\text{ampoule}} = 3.84 \, W \]
5. Comparaison de la puissance consommée et discussion de l’efficacité
La puissance réelle consommée par l’ampoule est comparée à la puissance théorique fournie par le fabricant pour évaluer son efficacité.
Comparaison de \( P_{\text{ampoule}} \) avec la puissance théorique:
- \(\text{Puissance consommée calculée} = 3.84 \, W\)
- \(\text{Puissance théorique} = 4 \, W\)
Discussion:
L’ampoule consomme 3.84 watts, ce qui est légèrement inférieur à la puissance théorique de 4 watts indiquée par le fabricant. Cette différence peut être attribuée aux variations de performance des composants ou à la précision des instruments de mesure. L’ampoule montre néanmoins une efficacité proche de celle annoncée, ce qui indique que les affirmations du fabricant sur l’amélioration de l’efficacité sont largement vérifiées.
Calcul de la Puissance d’une Ampoule LED
D’autres exerxcices d’electromagnétisme:
0 commentaires