Nous relevons U (V) I (A) Nous réalisons un deuxième montage avec la lampe, dit montage en charge. Nous relevons U (V) I (A)

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1 LÇON 7 Page 1/5 1. xpérience Nous disposons du matériel suivant : n générateur à courant continu 24 V. n voltmètre. n ampèremètre ne lampe à incandescence. Nous réalisons un premier montage sans récepteur, dit montage à vide. A Nous relevons V (V) (A) Nous réalisons un deuxième montage avec la lampe, dit montage en charge. A Nous relevons V (V) (A) La tension mesurée aux bornes du générateur est différente avec ou sans la lampe. l existe une chute de tension lorsque l on raccorde une charge à un générateur. 2. Définition n appareil qui fournit de l énergie électrique à un circuit s appelle : un générateur électrique. (V) =f() 0 (A)

2 LÇON 7 Page 2/5 Lorsque le générateur est à vide (sans récepteur ou sans charge), le courant est nul et la tension mesurée correspond au maximum que peut fournir le générateur. Cette tension est appelée : Force lectromotrice (f.é.m.). La lettre symbolisant cette grandeur est :. Son unité est : le Volt (V). 3. Conventions Lorsque nous représentons un schéma électrique complet, nous dessinons les flèches des tensions et des courants suivant des sens conventionnels qui dépendent de la désignation des objets. Convention générateur. Dans le cas des générateurs, les flèches symbolisant la tension et l intensité du courant sont représentées dans le même sens. Convention récepteur. Dans le cas des récepteurs, les flèches symbolisant la tension et l intensité du courant sont représentées en sens inverse. 4. Schéma équivalent d un générateur r r. Générateur de tension parfait Générateur de tension réel

3 LÇON 7 Page 3/5 Dans le cas du générateur de tension réel, nous nous trouvons avec un circuit électrique à trois tensions qui nous donnent l équation suivante : = (r.) Avec : tension fournit au récepteur en Volt (V) : force électromotrice en Volt (V) r. : chute de tension du générateur en Volt (V) Remarques : La chute de tension (r.) est composée de deux éléments : r : résistance interne du générateur en Ohm ( ) : intensité en Ampère (A) La force électromotrice (f.é.m.) est aussi appelée tension à vide Transformation de la formule : 5. Les différentes puissances = + (r.) (r.) = r = ( ) = ( ) r Nous avons vu dans les leçons précédentes que la puissance était le produit de la tension par l intensité. Comme ici nous disposons de trois tensions différentes, nous pouvons définir les trois puissances caractéristiques d un générateur à courant continu. La puissance créée par la transformation chimique correspondant à la puissance absorbée en Watt : Pa = La puissance fournie au récepteur correspondant à la puissance utile en Watt : Pu = La puissance dissipée dans la résistance interne du générateur correspondant à la puissance perdue par effet Joule en Watt : Pj = r 2 De plus la loi sur la conservation des puissances s applique aussi dans le cas des générateurs à courant continu donc : Pa = Pu + Pj Transformation des formules : = Pa = Pu (r.) = Pj r = Pj 2 = Pa = Pu = (Pj r)

4 LÇON 7 Page 4/5 6. Rendement électrique d un générateur à courant continu Nous avons vu que le rendement était le rapport de l énergie utile sur l énergie absorbée ou le rapport de la puissance utile sur la puissance absorbée. Sachant que Pa =. et que Pu =. nous trouvons un rendement en fonction des tensions : = Avec : rendement sans unité : tension fournit au récepteur en Volt (V). : force électromotrice en Volt (V). Transformation de la formule : = = 7. Association de plusieurs générateurs en série Ce montage est utilisé lorsqu on veut obtenir une tension supérieure à celle que peut fournir un seul générateur. xemple de deux générateurs en série. 1 éq r 1 r 1. r éq r éq. 2 r 2 r 2. Si nous respectons les équations précédentes nous pouvons écrire : = r 1. - r 2. = ( ) - (r 1 + r 2 ). Nous voyons donc que pour les groupements en série, la force électromotrice équivalente ( éq ) est égale à la somme des forces électromotrices (Dans notre exemple : éq = ) et que la résistance équivalente (r éq ) est égale à la somme des résistances internes des générateurs (Dans notre exemple : r éq = r 1 + r 2 ). = éq - (r éq.)

5 LÇON 7 Page 5/5 Remarques : Même si théoriquement on peut associer n importe quels générateurs entre eux, dans la pratique il faut associer des générateurs ayant même force électromotrice. Par exemple plusieurs pile de 1,5 V entre elles. De même il ne faut pas changer qu une partie des piles usagées car les piles usagées restantes auront tendance à être considérées par les autres piles comme des récepteurs et non plus comme des générateurs. 8. xercices d application ne pile à une force électromotrice de 1,5 V. lle fournit une tension de 1,2 V pour un courant de 50 ma. Calculer sa résistance interne et ses pertes par effet Joule. = 1,5 V ; = 1,2 V ; = 50 ma = 0,05 A. r =? r= ( ) = (1,5 1,2) 0,05 = 6 Pj =? Pj = r. 2 = 6 0,05 2 = 0,015 W = 15 mw ne pile à une puissance utile de 20 W. lle fournit une tension de 8,6 V et à une f.é.m. de 9 V. Calculer son rendement, son courant, sa puissance absorbée et sa résistance interne. = 9 V ; = 8,6 V ; Pu = 2 W. = = 8,6 9 = 0,956 = 95,6 % =? = Pu = 20 8,6 = 2,33 A Pa =? Pa =. = 9 2,33 = 21 W r =? r= ( ) = (9 8,6) 2,33 = 0,172 Nous avons mesurer 150 W de puissance absorbée et 135 W de puissance utile pour un générateur à courant continu dont la résistance interne est de 2. Calculer sa puissance perdue par effet Joule puis l intensité du courant fournie par ce générateur. Pa = 150 W ; Pu = 135 W ; r = 2 Pj =? Pj = Pa - Pu = = 15 W =? = (Pj r) = (15 2) = 2,74 A n appareil nécessite le branchement de 4 piles d une f.é.m. de 1,5 V chacune en série. Sachant que cet ensemble fournit une tension de 5,8 V pour un courant de 72 ma, calculer la force électromotrice équivalente puis la résistance interne équivalente et enfin la résistance interne de chaque pile. = 1,5 V ; = 5,8 V ; = 72 ma = 0,072 A. éq =? éq = = 1,5 + 1,5 + 1,5 + 1,5 = 6 V r éq =? r éq = ( éq ) = (6 5,8) 0,072 = 2,78 r =? r = r éq 4 = 2,78 4 = 0,695 = 695 m ne pile possède une force électromotrice = 1,5 V et elle débite un courant de 40 ma dans un récepteur R = 30. Calculer la tension aux bornes du récepteur puis la résistance interne «r» du générateur et enfin la puissance utile «Pu». = 1,5 V ; = 40 ma = 0,04 A ; R = 30. =? = R = 30 0,042 = 1,26 V r =? r= ( ) = (1,5 1,26) 0,04 = 6 Pu =? Pu = = 1,26 0,04 = 0,0504 W = 50,4 mw

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