I/ ENERGIE ELECTRIQUE ECHANGEE PAR UN RECEPTEUR :
I-1/ CONVENTION RECEPTEUR :
Considérons un dipôle D parcouru par un courant IAB. Il existe entre ses bornes A et B une tension ou (d.d.p) notée UAB.
Dans la convention récepteur la flèche qui indique la tension UAB et celle qui représente l’intensité du courant IAB sont de sens contraires.
I-2/ ENERGIE ELECTRIQUE ECHANGEE PAR UN RESISTOR OU CONDUCTEUR OHMIQUE :
I-2-1/ LOI D’OHM POUR UN RESISTOR :
I-2-1-1/ DISPOSITIF EXPERIMENTAL :
L’ampèremètre (A) permet de mesurer l’intensité I du courant qui traverse le résistor.
Le voltmètre (V) permet de mesurer la tension U aux bornes du résistor.
En déplaçant le curseur du rhéostat on mesure plusieurs valeurs de I et U.
I-2-1-2/ CARACTERISTIQUE INTENSITE-TENSION DU RESISTOR :
En traçant le graphe U = f(I) on obtient:
L’équation de la caractéristique est de la forme: U = aI
I-2-2/ ENERGIE ELECTRIQUE ECHANGEE PAR UN CONDUCTEUR OHMIQUE : ENERGIE REÇUE :
Elle est donnée par la relation suivante:
N.B:
Un résistor transforme intégralement l’énergie électrique reçue en énergie thermique (chaleur) au milieu extérieur : c’est l’effet joule.
I-2-3/ PUISSANCE ECHANGEE PAR UN CONDUCTEUR OHMIQUE: PUISSANCE THERMIQUE :
On définit la puissance thermique comme étant l’énergie thermique dissipée par unité de temps.
I-3/ ENERGIE ELECTRIQUE ECHANGEE PAR UN MOTEUR OU UN ELECTROLYSEUR :
I-3-1/ LOI D’OHM POUR UN MOTEUR OU UN ELECTROLYSEUR :
I-3-1-1/ DISPOSITIF EXPERIMENTAL :
Le dispositif est le même que dans le cas d’un résistor mais en remplaçant ce dernier par un moteur ou un électrolyseur.
I-3-1-2/ CARACTERISTIQUE INTENSITE-TENSION DU MOTEUR OU DE L’ELECTROLYSEUR :
En traçant le graphe U = f(I) on obtient:
La caractéristique (intensité-tension) montre que le moteur ou l’électrolyseur ne laisse passer le courant que si la tension à ses bornes dépasse en valeur absolue une certaine valeur U0 = E’ qui représente la force contre électromotrice (f.c.e.m) du moteur ou de l’électrolyseur.
Dans le domaine «linéarisable» l’équation de la caractéristique est de la forme :
I-3-2/ BILAN ENERGETIQUE D’UN MOTEUR OU D’UN ELECTROLYSEUR :
La puissance électrique d’un moteur ou d’un électrolyseur de force contre électromotrice E’, de résistance interne r’ et parcouru par un courant d’intensité I est :
P = UI or U = r’I + E’
I-3-3/ RENDEMENT D’UN MOTEUR OU D’UN ELECTROLYSEUR :
C’est le rapport entre la puissance utile sur la puissance reçue.
REMARQUES :
►Un moteur ou un électrolyseur convertit une partie de l’énergie électrique reçue en une autre forme d’énergie (énergie mécanique ou énergie chimique).
►Un moteur bloqué ou un électrolyseur à anode soluble (électrode de Cu dans une solution de sulfate de cuivre) a une force contre électromotrice nulle. Le moteur ou l’électrolyseur se comporte comme un conducteur ohmique.
II/ ENERGIE ELECTRIQUE ECHANGEE PAR UN GENERATEUR :
II-1/ CONVENTION GENERATEUR :
Dans la convention générateur la flèche qui indique la tension UAB aux bornes du générateur et celle qui représente l’intensité du courant IAB ont même sens.
II-2/ ENERGIE ELECTRIQUE ECHANGEE PAR UN GENERATEUR :
II-2-1/ LOI D’OHM POUR UN GENERATEUR :
II-2-1-1/ DISPOSITIF EXPERIMENTAL :
II-2-1-2/ CARACTERISTIQUE INTENSITE-TENSION DU GENERATEUR :
En traçant le graphe U = f(I) on obtient:
II-2-2/ BILAN ENERGETIQUE D’UN GENERATEUR :
La puissance électrique échangée par le générateur de force électromotrice E et de résistance interne r avec le reste du circuit est : P = UI or U = – rI + E
II-2-3/ RENDEMENT D’UN GENERATEUR :
C’est le rapport entre la puissance fournie au reste du circuit sur la puissance engendrée.
III/ BILAN ENERGETIQUE DANS UN CIRCUIT ELECTRIQUE :
III-1/ LOI DE POUILLET :
La loi de Pouillet permet de calculer l’intensité du courant qui circule dans un circuit simple (sans dérivation).
Prenons l’exemple du circuit ci-dessous constitué:
► d’un générateur G (E, r)
► d’un résistor de résistance R
► d’un moteur M (E’, r’)
GENERALISATION :
Si le circuit est composé de plusieurs générateurs en série, de plusieurs résistors et de plusieurs dipôles actifs (moteur et électrolyseur) on a:
III-2/ RENDEMENT D’UN CIRCUIT ELECTRIQUE EN SERIE :
C’est le rapport entre la puissance utile sur la puissance engendrée.
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