Les générateurs. 1 Expérience NOM: Date: Prénom: électro

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1 NOM: Prénom: 1 xpérience Les générateurs Date: électro Prenons une batterie de voiture ou de moto 12. Nous mesurerons la tension aux bornes et le courant qui la traverse en allumant un à un des phares 12 volts. 1 er cas : à vide, aucun phare branché. = = 2 ème cas : un phare branché. = = 3 ème cas : deux phares branchés. = = 4 ème cas : trois phares branchés. = = 5 ème cas : quatre phares branchés. = = Remarques : Plus on branche de phares (de récepteurs en parallèle) plus le courant total augmente, c est normal. Plus on branche de phares, plus la tension aux bornes de la batterie diminue. l se produit une chute de tension u (delta u) par rapport à la tension à vide.

2 2 TRACÉ de la CORB de en fonction de en v en A A partir du tableau de valeurs ci contre, on place les points un par un sur le graphe. u à vide La droite obtenue est de forme mathématique y = a x + b. La tension à vide se nomme La tension en charge se nomme Nous avons = u u est une chute de tension r due à une résistance, à la résistance interne du générateur ou de la batterie. 3 LO D OHM D N GÉNÉRATR Tension aux bornes du générateur en volts = rω A Tension à vide du générateur en volts Force électro motrice F..M. Résistance interne du générateur en ohms Toujours de faible valeur (0,1 à 1 Ω) Courant traversant le générateur n Ampères

3 4 SCHÉMA ÉQALNT A GÉNÉRATR n générateur est donc constitué d une source de tension de valeur et d une résistance interne de valeur r Donc 5 XMPLS + - équivaut à 5-1 ne batterie de f.e.m. 14 a une résistance interne de 0,5 Ω Faire un petit schéma. Calculer la tension aux bornes d un phare branché qui absorbe 4 A. + Résistance interne r en Ω F.e.m. en 5-2 ne pile de 4,5 alimente une lampe de poche. On mesure une tension de 3, 5 et une intensité de 0,8 A. Faire un petit schéma. Calculer la résistance de la lampe Calculer la résistance interne de la pile. 5-3 n circuit constitué d une batterie (=15, r=1,2 Ω) et deux phares de 3,9 Ω chacun. Faire un petit schéma. Calculer la résistance des 2 phares en parallèle. Calculer le courant qui circule dans le circuit. Calculer la tension aux bornes des phares.

4 6 PSSANC DÉBTÉ DANS N GÉNÉRATR Soit un générateur débitant dans une charge résistive (radiateur, phare, lampe, rhéostat) r, r R + R et sont commun au générateur et au récepteur Loi d ohm coté générateur = r. Loi d ohm coté récepteur = R. Donc r. = R. donc = R. + r. donc =. (R+ r) donc enfin = R+r Pour les puissances, coté récepteur P =. = R 2 Coté générateur P =. = (-r). =. r 2 Forme mathématique : y = ax 2 + bx + c donc parabolique P W max pour R = 0 (court circuit) donc max = cc = Par ailleurs, au court circuit = 0 (R. = 0) r Puissance maximale pour = ½ de cc donc à Donc Pmax pour R = r 2r A 7 GROPMNT SÉR D GÉNÉRATRS 1, r1 2, r2 3, r3 4, r4 est commun au circuit donc total = (1 r1.) + (2 r2.) + (3 r3.) + (4 r4.) = ( ) (r1 + r2 + r3 + r4). = Σ - Σr. (somme des moins fois la somme de r) Plusieurs générateurs en série équivalent à un seul générateur qui aurait pour F.e.m. la somme des F.e.m. et pour résistance interne la somme des résistances interne = r = r1 + r2 + r3 + r4 r1 1 r2 2 r3 3 r4 r1. r2. r3. r4. 4

5 8 GROPMNT PARALLÈL D GÉNÉRATRS On considère la mise en 1, r1 2, r2 3, r3 4, r4 parallèle de générateurs identiques en F.e.m. et en résistance interne. est commun au circuit donc : = 1 r1.1 = 2 r2.2 = 3 r3.3 = 4 r4.4 or les F.e.m. sont identiques et les résistances internes sont identiques ce qui nous donne : = r/4 Plusieurs générateurs en parallèle équivalent à un seul générateur qui aurait pour F.e.m. la même F.e.m. que chacun et pour résistance r1 1 r2 2 r3 3 r4 4 interne l équivalent en parallèle soit r d un générateur divisé par le nombre de générateurs = 1 = 2 = 3 = 4 = n r = r1 n 9 XRCCS 9-1 La batterie d accumulateur d une perceuse HLT est notée 36 7 Ah Préciser s il s agit de courant continu ou de courant alternatif Quel est le nom de la grandeur valant 7 Ah? Pour percer à percussion dans le béton banché, la perceuse absorbe un courant de 2,2 A. Calculer le temps que peut tenir cette batterie avec un débit d une telle intensité. Sachant que dans ce chantier d une future école, chaque trou percé au diamètre 8 mm dure en moyenne 30 secondes, combien de trous pourra-t-il percer avec une batterie chargée?

6 9-2 Soit trois batteries de F.e.m. 12 volts et de résistances interne 0,3 Ω chacune. La capacité Q est de 30 Ah par batterie. On les place en série. On place une résistance de 5,1 Ω dans ce circuit. Calculer la nouvelle f.e.m. et la nouvelle résistance interne. Calculer le courant qui circule. Dessiner un schéma en écrivant toutes les valeurs. Calculer le temps durant lequel cet ensemble pourra tenir l intensité demandée. 9-3 Soit les trois mêmes batteries de F.e.m. 12 volts et de résistances interne 0,3 Ω chacune. La capacité Q est de 30 Ah par batterie. On les place maintenant en parallèle avec une résistance de charge de 5,9 Ω Calculer la nouvelle f.e.m. et la nouvelle résistance interne. Calculer le courant qui circule. Dessiner un schéma en écrivant toutes les valeurs. Calculer le temps durant lequel cet ensemble pourra tenir l intensité demandée.

7 9-4 Sur une batterie de moto on mesure 13,6 les 2 phares éteints. 2 phares allumés on mesure 12,2 et 6,3 A. Tracer la caractéristique = f() de cette batterie. Déterminer graphiquement la valeur de la tension pour un seul phare allumé. en v en A Calculer la résistance interne de cette batterie. érifier par le calcul la tension aux bornes d un seul phare.