NOMBRES - Curiosités, théorie et usages

 

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Électronique

 

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INDEX

Électronique

 

Loi d'Ohm

Résistances

Résistance interne

Exemple

Réseaux

Théorèmes

 

Sommaire de cette page

>>> Vocabulaire

>>> Tension générée par un dipôle actif

>>> Modèle équivalent: résistance interne

>>> Récepteur

>>> Circuit complet – Loi de Pouillet

 

 

 

 

Résistance interne d'une source,

d'un dipôle actif

 

Une source de courant idéale n'existe pas.

Jusqu'à ses bornes de sorties, le courant traverse une résistance propre à la source.

La tension délivrée varie selon la charge couplée à la source.

 

 

 

Vocabulaire

 

*      Dipôle: tout dispositif électrique à deux bornes de connexion, deux pôles.
Pile, résistance, condensateur, bobine

*      Tripôle: trois bornes, comme un moteur triphasé

*      Quadripôle: quatre bornes. En général, deux pour le signal d'entrée et deux pour le signal de sortie. C'est le cas des amplificateurs électroniques.

 

Dipôle actif: un dipôle capable de fournir du courant, de la puissance électrique.

Cas d'une pile, d'une batterie d'accumulateurs, de la génératrice de courant continu, d'un alternateur, de la prise de courant.

Ici, nous considérons le dipôle actif comme une alimentation, une simple source de courant.

 

 

 

 

Tension générée par un dipôle actif

 

*      Montage du circuit d'observation

*      Un dipôle actif de force électromotrice E.

*      Une résistance variable ou plus exactement ajustable à volonté R.

*      Deux appareils de mesures:

*    voltmètre (volts) qui mesure la tension ou différence de potentiel, et

*    ampèremètre (ampères) qui mesure l'intensité du courant qui traverse la résistance.

*      Un interrupteur (A) qui connecte ou non la résistance.

 

On mesure U et I selon la charge constituée par la résistance variable de 0 à R.

 

 

*        Dipôle à vide: lorsque le dipôle n'est pas chargé (A ouvert), la tension (U) aux bornes du dipôle est égale à la force électromotrice (E) de ce dipôle. Le courant ne passe pas; l'intensité est nulle.
Point E sur l'axe des tensions.

 

*        Dipôle en charge: on ferme l'interrupteur A, le courant passe dans la résistance. Il reste faible tant que la résistance est grande.

En faisant décroître la valeur de la résistance, le courant passe de plus en plus. L'intensité (I sur les abscisses) augmente, mais c'est la tension qui fléchit.

On observe dans notre expérience que la décroissance est linéaire.

 

*        Dipôle en court-circuit: on diminue la résistance à zéro (curseur en fin e course). On ne peut faire passer plus de courant. l'intensité est maximale. C'est l'intensité de court-circuit Icc.

 

 

Graphe caractéristique
du dipôle actif

 

 

Plus on laisse passer le courant en réduisant la valeur de la résistance et plus la tension diminue.

Il est rare de pouvoir court-circuiter la source sans l'endommager gravement. Il existe alors une intensité maximale à ne pas dépasser.

 

 

 

Modèle équivalent – Résistance interne

 

*      L'idée consiste à trouver un montage simple pour témoigner de cette courbe de sortie qui décroit avec l'intensité.

 

*      La source électrique peut être considérée comme une source idéale (f.e.m. constante) suivie d'une résistance en série, dite résistance interne du dipôle actif.

 

*      Ce modèle du dipôle actif est appelé modèle de Thévenin.

 

*      La tension en sortie U est égale à la f.e.m E diminuée de la chute de tension dans la résistance interne Rs.

 

U = E – Rs I

 

*      On vérifie que pour I = 0
          alors
U = E.

*      Pour le court-circuit: U = 0
          alors
Rs = E / Icc

 

Lorsque la charge à une résistance égale à la résistance interne, alors le dipôle actif délivre le maximum de puissance. On dit que le circuit est adapté.

 

 

 

Cas d'un récepteur

*      Un récepteur est un dipôle qui transforme de l'énergie électrique en une autre forme d'énergie que la chaleur. Ex: un moteur électrique.

Un récepteur est caractérisé par

*      sa force contre électromotrice (f.c.é.m.) nommée E' est mesurée en volts.

*      sa résistance interne r'.

*      La tension appliquée aux bornes d'un récepteur selon la loi d'Ohm.

*      Il n'y a un courant que si U est supérieure à E'.

U = E' + r'I

 

 

Circuit complet – Loi de Pouillet

 

Circuit série comportant:

*  Générateur (E, r),

*  Récepteur   (E', r'), et

*  Résistance  (R).

Loi de base et sa généralisation

 

 

Justification

 

*      Tension au bornes du générateur:
VPVN = (VP – VA) + (VAVN)

 

*      Loi d'Ohm.
E – rI = RI + E' + r'I

 

*      Soit la formule donnée pour l'intensité.

 

Exemple

E = 10 V, r  = 1

E' =  2 V, r'  = 1

                R =  6

 

 

 

 

Suite

*    Théorèmes de Thévenin

Voir

*    SciencesIndex

Livre

*    Électricité et électromagnétisme – Précis de cours  et 82 exercices, conseil de travail – Joseph Cipriani et Hans Hasmonay – Vuibert – 1997

Sites

Français

*      Cours d'électricité  avec QCM et exercices corrigés – Fabrice Sincère

*      Cours de Génie Électrique – G. Chagnon – Niveau Licence – pdf 156 pages

Anglais

*      Fundamentals of electricity – Cutler-Hammer – EATON

*      Fundamentals of Electrical Engineering I – Don H. Johnson – pdf 292 pages – Niveau Supérieur

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