Ex_comportement_circuit

1ère S : Exercices - Comportement global d’un circuit
Exercice 1 :
On associe en série :
- Une batterie d’accumulateurs de fem E = 24 V et de résistance interne r = 1,2 .
- Un conducteur ohmique de résistance R = 4,8 .
- Un moteur de fcem E’ et de résistance interne r’.
- Un ampèremètre de résistance négligeable.
La fcem E’ du moteur est proportionnelle à sa vitesse de rotation ; sa résistance r’ interne est constante.
1. Faire un schéma du circuit.
2. On empêche le moteur de tourner ; le courant dans le circuit a une intensité I1 = 2,1 A.
a. Écrire la relation entre E, r, R, r’, E’ et I1.
b. Exprimer r’.
c. Calculer r’.
3. Le moteur tourne à la vitesse de 250 tr.min—1 en fournissant une puissance mécanique utile
(Pu)m = 8,6 W. L’intensité du courant est alors I2 = 1,2 A.
a. Exprimer E’, en fonction de E, r, R, r’ et I2.
b. Calculer E’.
4. Faire un bilan énergétique du circuit.
5. Calculer le rendement du moteur.
6. Calculer le rendement global de ce circuit.
Exercice 2 :
On associe en série :
- Une pile de fem E = 12 V et de résistance interne r = 1,5 .
- Un conducteur ohmique de résistance R = 5,0 .
- Un électrolyseur de fcem E’2 = 4,0 V et de résistance interne r’2= 1,0 .
- Un moteur de fcem E’3 = 6,0 V et de résistance interne r’3 = 0,5 .
1. Faire un schéma du circuit. On indiquera les tensions U (aux bornes de la pile), U1 (aux bornes du
conducteur ohmique), U2 (aux bornes de l’électrolyseur) et U3 (aux bornes du moteur).
2. On étudie le fonctionnement du circuit.
a. Exprimer la tension U aux bornes de la pile.
b. Exprimer les tensions U1, U2 et U3 aux bornes des récepteurs.
c. En déduire l’intensité I qui circule.
d. Calculer les tensions U1, U2 et U3.
3. Quelle est la puissance utile du générateur ? Définir et calculer son rendement .
4. Quelle est la puissance utile de l’électrolyseur? Définir et calculer son rendement .
5. Quelle est la puissance utile du moteur ? Définir et calculer son rendement .
6. Faire un bilan énergétique du circuit. En déduire la puissance totale perdue par effet Joule PJ.
Exercice 3 :
On réalise le circuit ci-contre :
On donne :
E = 6,0 V ; r = 5,0 .
R 1 = 47 ; R 2 = 100  ; R 3 = 470 .
1.
2.
3.
4.
Exprimer et calculer la résistance équivalente aux bornes du générateur.
En déduire l’intensité I du courant qui circule dans la branche principale.
Exprimer et calculer la tension aux bornes de chaque conducteur ohmique.
En déduire l’intensité qui les traverse.
(E ; r)
R1
R2
R3
1ère S : Exercices - Comportement global d’un circuit
Exercice 1 :
On associe en série :
- Une batterie d’accumulateurs de fem E = 24 V et de résistance interne r = 1,2 .
- Un conducteur ohmique de résistance R = 4,8 .
- Un moteur de fcem E’ et de résistance interne r’.
- Un ampèremètre de résistance négligeable.
La fcem E’ du moteur est proportionnelle à sa vitesse de rotation ; sa résistance r’ interne est constante.
1. Faire un schéma du circuit.
2. On empêche le moteur de tourner ; le courant dans le circuit a une intensité I1 = 2,1 A.
a. Écrire la relation entre E, r, R, r’, E’ et I1.
b. Exprimer r’.
c. Calculer r’.
3. Le moteur tourne à la vitesse de 250 tr.min—1 en fournissant une puissance mécanique utile
(Pu)m = 8,6 W. L’intensité du courant est alors I2 = 1,2 A.
a. Exprimer E’, en fonction de E, r, R, r’ et I2.
b. Calculer E’.
4. Faire un bilan énergétique du circuit.
5. Calculer le rendement du moteur.
6. Calculer le rendement global de ce circuit.
Exercice 2 :
On associe en série :
- Une pile de fem E = 12 V et de résistance interne r = 1,5 .
- Un conducteur ohmique de résistance R = 5,0 .
- Un électrolyseur de fcem E’2 = 4,0 V et de résistance interne r’2= 1,0 .
- Un moteur de fcem E’3 = 6,0 V et de résistance interne r’3 = 0,5 .
1. Faire un schéma du circuit. On indiquera les tensions U (aux bornes de la pile), U1 (aux bornes du
conducteur ohmique), U2 (aux bornes de l’électrolyseur) et U3 (aux bornes du moteur).
2. On étudie le fonctionnement du circuit fermé.
a. Exprimer la tension U aux bornes de la pile.
b. Exprimer les tensions U1, U2 et U3 aux bornes des récepteurs.
c. En déduire l’intensité I qui circule.
d. Calculer les tensions U1, U2 et U3.
3. Quelle est la puissance utile du générateur ? Définir et calculer son rendement .
4. Quelle est la puissance utile de l’électrolyseur? Définir et calculer son rendement .
5. Quelle est la puissance utile du moteur ? Définir et calculer son rendement .
6. Faire un bilan énergétique du circuit. En déduire la puissance totale perdue par effet Joule PJ.
Exercice 3 :
On réalise le circuit ci-contre :
On donne :
E = 6,0 V ; r = 5,0 .
R 1 = 47 ; R 2 = 100  ; R 3 = 470 .
1.
2.
3.
4.
Exprimer et calculer la résistance équivalente aux bornes du générateur.
En déduire l’intensité I du courant qui circule dans la branche principale.
Exprimer et calculer la tension aux bornes de chaque conducteur ohmique.
En déduire l’intensité qui les traverse.
(E ; r)
R1
R2
R3