Filière SM Module Physique lémen : lecricié Cours Prof..Tadili 2 ème Parie Chapire 2 ude des dipôles nergie élecrique e puissance. appel Considérons un dipôle d un circui parcouru par un couran d inensié : - On appelle l énergie élecrocinéique du dipôle la quanié : W q( ). si >, l énergie de augmene le dipôle joue le rôle de récepeur,. si <, l énergie de diminue le dipôle joue le rôle de généraeur, - La puissance du dipôle es l énergie par unié de emps : P q ( ) ( ).. nergie e puissance d un généraeur. Définiion Un généraeur es un dipôle qui ransforme une forme d énergie (chimique, mécanique, lumineuse) en énergie élecrique. l es caracérisé par sa force élecromorice e sa résisance inerne r..2 Loi d Ohm d un généraeur a) Généraeur en circui ouver n circui ouver les poreurs de charges son immobiles. Dans ce cas la d.d.p aux bornes du généraeur correspond à la circulaion du champ élecromoeur produi P r r par le généraeur :.dl e, e es appelé force élecromorice p N m N du généraeur (f.e.m), noé e ou.
b) Généraeur fermé sur un circui n régime permanen, à l inérieur du généraeur les charges on une viesse r ce appariion de forces de froemen appariion d une résisance qui caracérise ce froemen : c es la résisance inerne du généraeur noée r. provoque une chue de ension aux bornes du généraeur par rappor à sa valeur a vide. Loi d Ohm pour un généraeur : p N e r r chue ohmique de ension à l inérieur du généraeur..3 nerpréaion énergéique - nergie cédée par le généraeur au circui exérieur : W c q. U q ( r ). ( r ).. r ². - nergie oale cédée par le généraeur : W.. - r ². chaleur perdue par effe joule dans le généraeur. Wc - Puissance cédée par le généraeur au circui exérieur : P. r. ² - endemen du généraeur : ρ W W.. r. ²... r c..4 Caracérisique du généraeur La caracérisique d un dipôle es la courbe représenaive de : Uf(). Pour le généraeur c es une droie affine. U U 0 ension à vide obenue pour 0 U 0 e o couran de cour circui obenu pour U0 o e/r e p N e r o
.5 Généraeur de ension e généraeur de couran Dans le cas d un généraeur linéaire, l équaion de la caracérisique peu êre mise sous l une des deux formes : U U r ou g U o o On appelle généraeur de ension idéal un généraeur pouvan mainenir à ses bornes une ddp indépendane de l inensié débiée i : cela impose r0 e Ue. On appelle généraeur de couran idéal un généraeur pouvan débier un couran d inensié i indépendan de la ddp à ses bornes : cela impose g0 e o. Un généraeur réel peu êre schémaisé de deux façons : Généraeur de ension r - e + U e r Généraeur de couran - o + g.u xemples Généraeurs de ension : Dynamo : Une dynamo es consiuée par un saor e un roor. Le roor pore un bobinage de fil e ourne dans le champ magnéique crée par le saor. Les spires du roor son donc raversées par un flux magnéique variable d où l appariion d une force élecromorice d inducion : il y a eu une ransformaion de l énergie mécanique, qui fai ourner le roor, en énergie élecrique.
Piles élecrochimiques par exemple la pile Daniell : réacion d oxydo réducion enre les couples Cu/Cu ++ e Zn/Zn ++. Généraeurs de couran : cellule solaire ou phoopile : c es une joncion p-n de semi-conduceurs. clairée par la lumière solaire, chaque phoon d énergie h ν (supérieur au gap g du semi-conduceur) crée une paire élecron rou. Le champ élecrosaique de la joncion sépare les charges e l on obien une ddp aux bornes de la cellule.. nergie e puissance d un récepeur. Définiion Un récepeur es un dipôle qui ransforme l énergie élecrique qu il reçoi en une aure forme d énergie (chimique, mécanique ). l es caracérisé par sa force conre-élecromorice e sa résisance inerne r..2 Loi d Ohm d un récepeur - Loi d ohm pour un récepeur : Le couran doi enrer par sa borne posiive. U + r force conre élecromorice du récepeur U e p N ' + r' - nergie élecrique reçue par le récepeur : W r q. U q ( + r ). ( + r ).. + r ². - nergie uile du récepeur : C es l énergie sockée par le récepeur e qui peu êre converi en énergie mécanique ou chimique : W u.. Wr - Puissance reçue par le récepeur : P '. + r'.² - endemen du récepeur : ρ Wu Wr '.. '.. + r'.². ' ' + r'.
xemples de récepeurs : Moeurs : même principe que la dynamo mais uilisée en sens inverse : les spires du roor, branchées sur un généraeur exérieur, son parcouru par e se rouven dans le champ magnéique crée par le saor, elles seron soumises à des forces (de Laplace) qui fon ourner le roor. lecrolyseurs : Le passage de couran élecrique dans des élecrolyes crée une réacion chimique. Le champ crée à l inérieur de l élecrolye perme la décomposiion des composés ioniques.. Loi d Ohm généralisée lle s applique à une porion d un circui élecrique sans dérivaion, e conenan des généraeurs, des récepeurs e des résisances. Si circule de vers : - Si conien une résisance : > e - Si conien un généraeur : enre par le pôle - es le pôle e le pôle + > r r - Si conien un récepeur : enre par le pôle + du récepeur : > ' + r' Loi d Ohm généralisée: avec les convenions suivanes : -Le couran enre en e sor en, - somme de oues les résisances du circui, y compris les résisances inernes des généraeurs e des récepeurs,
- Dans, les f e m des généraeurs son compées posiivemen e les fcem des récepeurs négaivemen.. Loi de Pouille u de la loi de Pouille : calculer l inensié de couran dans un circui fermé. La loi de Pouille c es la loi d Ohm appliquée à un circui fermé sans dérivaion : devien confondu avec avec les convenions suivanes : - Dans une f c e m es oujours négaive, - Une f e m es affecée du signe de la borne par laquelle on sor du généraeur quand on circule dans le sens du couran. Pour un circui fermé parcouru par un couran d inensié e conenan des généraeurs, des récepeurs e des résisances, On a : n i i k + i m i i ' i enion, dans cee expression les f.e.m i son compés posiivemen si sor par le pôle + du généraeur, les f.c.e.m i son compés négaivemen.. pplicaions. Généraeurs en série ou en opposiion : n série n opposiion 2 r 2 r - + - + r 2 r 2 - + + - 2 + 2 (r + r + ) 2 (r + r2 + )
.2 Uilisaions du rhéosa Le rhéosa es une résisance variable qui perme de faire varier soi le couran soi la ension selon son branchemen dans le circui. Monage poeniomérique ou réduceur de ension réduceur d inensié r C uilisaion uilisaion Pour un monage poeniomérique, on a : C U e U C C U C U < U.3 Mesure de la fem d un généraeur à l aide d un volmère Le volmère a une résisance v. l indique la ension : U e (r + ) + r r e U U ( + ) Pour que la lecure du volmère indique la f e m e du généraeur il fau que v >> r.. L effe Joule Un conduceur ohmique es un récepeur dans lequel l énergie élecrique qu il reçoi es ransformée oalemen en chaleur. Ce phénomène s appelle effe Joule. nergie calorifique cédée par effe Joule : W U...². + e, r -