🎯 Objectifs
② Exploiter les lois de Wien et de Stefan Boltzmann
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💠Problématique
Quelle est la surface du filament en tungstène d’une lampe à incandescence ?
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Complément : 📄 Document n°1 : Fonctionnement d’une lampe à incandescence
Une lampe à incandescence est un luminaire électrique qui éclaire en portant à incandescence par effet Joule un filament de tungstène, le métal qui a le plus haut point de fusion \(\left( \ 3\ 422 \ \mathrm{^\circ C}\ \right)\).
L'incandescence est un phénomène physique qui se manifeste par une émission de lumière due à la température d'un corps chauffé à des températures plus ou moins élevées. Si cette température dépasse \(500 \ \mathrm{^\circ C}\), le corps émet des rayonnements électromagnétiques dans le spectre visible pour un être humain.
Complément : 📄 Document n°2 : Puissance surfacique émise par rayonnement
La loi de Stefan définit la relation entre le rayonnement thermique d'un corps noir et sa température. Elle établit que sa puissance surfacique émise, \(M\), exprimée en watts par mètre carré, est lié à sa température absolue, \(T\), exprimée en Kevin, par la relation :
Pour un corps réel, distinct du corps noir idéal, cette expression doit être corrigée en multipliant \(\sigma\) par un coefficient sans unité compris entre 0 et 1, appelé émissivité et noté \(\varepsilon\).
Pour le tungstène, \(\varepsilon=0,44\) pour une longueur d’onde émise de \(600\ \mathrm{nm}\).
Complément : 📄 Document n°3 : Mesure de la résistance à vide R0 d’une lampe
Raccorder directement la lampe au multimètre Métrix MX579 :
Choisir le bouton Ohmmètre et le calibre 200.
Lire et noter la valeur affichée.
Complément : 📄 Document n°4 : Détermination de la température du filament en fonction de sa résistance électrique
Complément : 📄 Document n°5 : Rappel de lois électriques
Loi d’OhmÂ
\[\definecolor{grisRGB}{RGB}{225, 225, 225} {\fcolorbox{red}{grisRGB}{$ \begin{array}{rcl} \Large U=R\times I \end{array} $}}\]   Avec :
\(U\) la tension en Volt \(\left( \ \mathrm{V} \ \right)\)
\(I\) l’intensité en Ampère \(\left( \ \mathrm{A} \ \right)\)
\(R\) la résistance électrique en Ohm \(\left( \ \mathrm{\Omega} \ \right)\)
Puissance électrique consommée par la lampe :
\[\definecolor{grisRGB}{RGB}{225, 225, 225} {\fcolorbox{red}{grisRGB}{$ \begin{array}{rcl} \Large P=U\times I \end{array} $}}\]    Avec :
\(U\) la tension en Volt \(\left( \ \mathrm{V} \ \right)\)
\(I\) l’intensité en Ampère \(\left( \ \mathrm{A} \ \right)\)
\(P\) la puissance Ă©lectrique en Watt \(\left( \ \mathrm{W} \ \right)\)
✏️ Travail à faire⚓
Attention :
⚠️ Il faudra rédiger vos réponses sur une feuille annexe. ⚠️
Questionâš“
Q1. Proposer une méthode de résolution et un protocole expérimental pour répondre à la problématique.
Penser à préciser les hypothèses prises.
Des aides sont disponibles au bureau si besoin.
Questionâš“
Q2. Réaliser la méthode après validation du professeur.
Questionâš“
Q3. Conclure en comparant la mesure expérimentale à un ordre de grandeur théorique.
Une aide est disponible si besoin.