Les bases de l'électricité (2)

Les bases de l'électricité (2) Puissance électrique Associations de conducteurs ohmiques Diviseur de tension Les électromoteurs Point de fonctionnement d’un circuit

I D U Deux cas sont alors possibles : 1°cas : le dipôle reçoit effectivement de l’énergie ; il fonctionne en récepteur. 2° cas: le dipôle perd effectivement de l’énergie ; il fonctionne en générateur. Puissance électrique : 1°) En convention récepteur : La puissance électrique « reçue » (algébriquement) par un dipôle quelconque, s’écrit :

I D U 1° cas :le dipôle perd effectivement de l’énergie ; il fonctionne en générateur. 2° cas : le dipôle gagne effectivement de l’énergie ; il fonctionne en récepteur. 2°) En convention générateur : La puissance électrique ‘perdue’ (algébriquement) par un dipôle quelconque, s’écrit :

D A 1 D 2 U I I B convention convention récepteur générateur Résumé Convention récepteur Convention générateur Dipôlegénérateur Dipôle récepteur Dipôlerécepteur Dipôlegénérateur

Deux lampes sont alimentées comme sur le schéma ci-dessous. Les indications portées sur leur culot sont respectivement : Calculer l’intensité I du courant. Exercice 6

Une diode électroluminescente (D.E.L.) de haute luminosité, émet des radiations rouges lorsqu’elle est passante. Sa tension de seuil vaut US = 1,7 V et la puissance admissible est Pmax = 35 mW. Une résistance de protection de la D.E.L. est donc nécessaire. Sachant que l'alimentation est assurée par une pile alcaline de f.é.m. E = 9 V et de résistance interne négligeable, déterminer la valeur minimale à donner à la résistance de protection Exercice 7

Agencement des divers éléments du circuit Que vaut I max ? U

= + E U U S Agencement des divers éléments du circuit Que vaut U ? U

= U R I p , min max Agencement des divers éléments du circuit Que vaut R p , min ? U

( A ) A savoir ! …. en ohms ( W ) ( V ) Associations de résistances 1°) Rappels sur la loi d’Ohm : Ohm Convention récepteur 1787 - 1854 UAB= RI

40 V 500 mA 2°) Caractéristique courant-tension : Exercice 8

3°) Bilan de puissance : Le passage du courant dans un résistor s'accompagne d'un dégagement de chaleur ( effet Joule). Joule 1818 - 1889 P : puissanceperdue par effet Joule ( en W ) P = UI U = I R donc : donc : P = R I 2 I en A ; U en V Pen W

Convention récepteur Imax B A R U max Un conducteur ohmique porte les indications suivantes : 47 W – 1,5 W. a) Calculer Umax et Imax. Exercice 9

b) Calculer l’énergie dégagée pendant 30 min si U = 2/3 Umax . Exercice 9 Rappels :

b) Calculer l’énergie dégagée pendant 30 min si U = 2/3 Umax . Exercice 9

4°) Associations de résistors ( ou conducteurs ohmiques ) : • En série équivaut à : Req = R 1 + R 2 + R 3

En parallèle équivaut à :

1. Exprimer Req entre A et B. Exercice 10

Exercice 10

Exercice 10 2. Calcul de I

2. Calcul de I4 et I1 Exercice 10

2. Calcul de I2 et I3 Diviseur de tension ou Exercice 10

Rq : Diviseur de tension

1°) Généralités : Un électromoteur est un dipôle actifdissymétrique: • actif : • il fournit de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie (mécanique, chimique, lumineuse, ..). C’est un générateur • ou il en consomme pour la convertir en énergie d'une autre forme; C’est un récepteur dissymétrique : ses deux bornes ne jouent pas le même rôle et son fonctionnement dépend de son branchement, car il est polarisé.

Générateurs Énergie électrique Énergie chimique Cellule photovoltaïque Énergieélectrique Énergie lumineuse Énergieélectrique Énergie mécanique Alternateur

= - U E r I 2°) Caractéristique courant-tension d'un générateur linéaire : Équation de la caractéristique U = f ( I ) E : f.é.m. du générateur Pertes par effet Joule r: résistance interne du générateur

U E I 0 Cas particuliers • Générateur de tension parfait : Un générateur de tension parfait maintient entres ses bornes la même tension U = E et ceci quel que soit le courant I qu’il débite. Sa résistance interne est nulle. E E I I Symboles :

Générateur de courant parfait : Un générateur de courant parfait délivre le même courant I0 quelle que soit la tension qui en résulte I I0 U I0 0 Symbole :

Récepteurs Énergie électrique Énergie chimique Électrolyseur Énergie mécanique Énergie électrique Moteur Remarque : Quand le même électromoteur peut être soit générateur, soit récepteur, il est dit réversible (exemple : accumulateur de voiture).

3°) Caractéristique courant-tension d'un récepteur linéaire : U ( en V ) Légende E = + r U E I I B A Pente : r U ( en A ) I 0 Équation de la caractéristique U = f ( I ) E: f.é.m. du récepteur (parfois appelée force contre-électromotrice ou f.c.é.m.) r: résistance interne du récepteur

U ( b ) E P ( a ) UP I IP 4°) Point de fonctionnement d’un circuit : Associer un dipôle actif et un dipôle passif c’est imposer une tension et une intensité communes à ces deux dipôles. (b) est en convention récepteur (a) en convention générateur Dipôle (a) IP UP Dipôle (b) IP 0 Graphiquement, le point de coordonnées (UP,IP)correspond au point de fonctionnement de l’ensemble. Rq : Ce point de fonctionnement peut être déterminé de façon analytique si les caractéristiques des deux dipôles sont connues ou, dans le cas contraire, de façon graphique.

U ( en V ) A B 5 P 2 1 I (en A) 0 0,3 0,5 0,1 • Trouver la relation entre u et I. • Point de fonctionnement Exercice 11 Relation : u = E – r I Le point de fonctionnement ne peut se déterminer que graphiquement ! Droite d’équation : u = E – r I

FIN

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