PIFFRET LES ELECTROMOTEURS Elec Objectif terminal : Connaître les caractéristiques des électromoteurs générateur et récepteur.

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1 PFFRET JBS LES ELECTROMOTERS Elec Objectif terminal : Connaître les caractéristiques des électromoteurs générateur et récepteur. Domaine : S0.1, Loi d'ohm généralisée. CORS 10 2 CAP E 1. ELECTROMOTER GENERATER n électromoteur générateur est un dipôle qui entretient un courant électrique dans un circuit fermé (pompe à électrons). Différents types de générateurs : - Les piles - Les accumulateurs (piles rechargeables) - Les batteries (association de plusieurs piles ou accumulateurs) - Les générateurs tournants (dynamo, alternateur, convertisseur d'énergie mécanique en électricité) - Les alimentations secteur (transformateur associé avec un convertisseur de tension) - Les piles photovoltaïques (convertisseur de lumière en électricité) Exemple d'utilisation des générateurs dans le bâtiment : Les blocs autonomes d'éclairage de sécurité B.A.E.S. sont utilisés pour indiquer une sortie de secours en cas de panne de courant. ls sont équipés d'accumulateurs alimentant des voyants en remplacement du 230V défaillant. En temps normal, le secteur recharge les accumulateurs. 2. FORCE ELECTROMOTRCE a. Expérience V Circuit Ouvert Fermé L1 F.E.M. Dès que l'on ferme l'interrupteur, il y a apparition d'un courant et la lampe s'allume. On constate une baisse de la tension aux bornes du générateur due à sa résistance interne. Si le courant est trop important, la batterie s'échauffe à cause des pertes par effet joule. 1

2 b. Définition On appelle la force électromotrice d'un générateur ou F.E.M., la tension aux bornes du générateur mesurée à vide. On utilisera E comme symbole, son unité est le volt. c. Générateur équivalent C'est le générateur équivalent de THEVENN. E tension aux bornes du - r + générateur parfait. r résistance interne du générateur réel. u chute de tension aux E u = r. bornes de la résistance nterne. tension aux bornes du générateur réel. d. Loi d'ohm pour un générateur La F.E.M. est toujours supérieure à. E > = E - r. Courant traversant le circuit en ampères (A). E Force électromotrice aux bornes du générateur parfait en volts (V). Tension aux bornes du générateur réel en volts (V). r Résistance interne du générateur réel en ohms (Ω). 2

3 3. RESSTANCE NTERNE - Pour un générateur parfait, quelque soit la valeur du courant dans le circuit, la tension à ses bornes reste constante. Courbe = f() r = 0 Ω = E E 0 - Pour un générateur réel, la résistance interne n'est plus négligeable. Si le courant augmente alors la tension diminue. Courbe = f() r > 0 E > E 0 cc - Pour déterminer la valeur de la résistance interne : * Loi d'ohm : = E - r. d'où r =E * En court-circuit, on a = 0V donc : r = E cc Appliquez cette méthode uniquement sur graphique, ne jamais court-circuiter un générateur. n dipôle générateur possède une résistance interne r. Cette résistance représente les pertes par effet joule d'un générateur. 3

4 4. DEBT DANS N RESSTOR E Loi des mailles : e E u = 0 E = + u R E = R. + r. r u E = (R + r). donc = E R + r 5. PSSANCES MSES EN JE DANS N GENERATER Pet Puissance électrique Pu Puissance totale ou puissance Générateur électrique en réserve ou reçue utile Bilan des puissances : Puissance perdue : Pp = r. ² Pp Puissance perdue sous forme de chaleur (effet joule) Puissance utile : Pu =. Puissance électrique totale : Pet = Pu + Pp Pet =. + r. ² =. ( + r. ) Donc on a : Pet = E. 4

5 6. RENDEMENT D'N GENERATER a. Pile ou accumulateur Le rendement électrique est égal à : η e = η e = Pu =. = Pet E. E E b. Générateur tournant Le rendement électrique d'un générateur tournant est : η e = Pu Pet Pour un générateur tournant, aux pertes par effet joules s'ajoutent d'autres pertes non électriques. η < η e Le rendement total ou industriel est : η = Pu Pa 7. ELECTROMOTER RECEPTER n électromoteur récepteur est un dipôle qui absorbe une énergie électrique et qui en transforme une partie sous une autre forme que thermique. Exemples : - Energie mécanique (moteur). - Energie chimique (voltamètre, accumulateur en charge). 8. GRANDERS CARACTERSTQES a. Force contre électromotrice La force contre électromotrice appelée F.C.E.M., s'oppose à la force électromotrice dans un circuit. On utilisera E' comme symbole, son unité est le volt. b. Résistance interne n dipôle récepteur possède une résistance interne r'. Cette résistance représente les pertes par effet joule d'un récepteur. 5

6 c. Récepteur équivalent C'est le récepteur équivalent de THEVENN. r' E' F.C.E.M. u' Chute de tension aux E' u' bornes de la résistance nterne. r' résistance interne du récepteur tension aux bornes du récepteur. d. Loi d'ohm pour un récepteur La F.C.E.M. est toujours inférieure à. E' < = E' + r'. Courant traversant le récepteur en ampères (A) E' Force contre électromotrice en volts (V). Tension aux bornes du recepteur en volts (V). r' résistance internes du recepteur en ohms (Ω). e. Caractéristique d'un dipôle récepteur Courbe = f() B B A E' A r'. = u' 0 A B On a : = E' + u' = E' + r'. 6

7 Pour déterminer la résistance interne du récepteur, on utilise la relation suivante : * Loi d'ohm : r' = E' 9. PSSANCES MSES EN JE DANS N RECEPTER Puissance Electrique Absorbée RECEPTER (Partie électrique) Puissance électrique utile Bilan des puissances : Pp Puissance perdue sous forme de chaleur (effet joule) Puissance absorbée : Pa =. Puissance perdue : Pp = r'. ² Puissance électrique utile : Peu = Pa Pp Peu =. r'. ² Peu = E'. 10. RENDEMENT D'N RECEPTER a. Accumulateur en charge Le rendement électrique d'un récepteur est égal à : η e = Peu = E'. = E' ηe = E' Pa. 7

8 b. Moteur Le rendement électrique d'un moteur est : η e = Peu Pa Pour un moteur, aux pertes par effet joules s'ajoutent d'autres pertes non électriques η < η e Le rendement total ou industriel est : η = Pu Pa 11. ASSOCATON D'ELECTROMOTERS Les générateurs ou les récepteurs sont identiques. a. En série r 1 n électromoteurs r n E 1 E n On a : E 1 = E n et r 1 = r n En série, les tensions s'additionnent. La F.E.M équivalente est : E e = n. E 1 En série, les résistances internes s'additionnent. La résistance équivalente à ce groupement est : r e = n. r 1 b. En dérivation E 1 r 1 n électromoteurs E n r n En dérivation, la tension reste la même. E e = E 1 = E n 8

9 En dérivation, les résistances se divisent par le nombre d'électromoteurs. r e = r 1 n 12. LO D'OHM GENERALSEE O LO DE POLLET R R + + r u R u' r' M _ E E' On applique la loi des mailles : E E' u - R u' = 0 E - E' = u + R + u' E - E'= r. + R. + r'. E E' =. ( r + R + r' ) En général, s'il y a plusieurs dipôles en mode générateur et plusieurs dipôles en mode récepteur, on écrit la relation suivante : ΣE - ΣE' = ΣR. ΣR Somme de toutes les résistances internes et externes aux dipôles actifs du circuit (Ω). ΣE Somme des F.E.M. en volts (V). ΣE' Somme des F.C.E.M. en volts (V). ΣR Somme de toutes les résistances internes et externes aux dipôles actifs du circuit (Ω). Courant traversant le circuit. 9