prof

Chapitre 8 : Transferts d’énergie dans un circuit électrique
I. Intensité et tension
 AE n°10 : « Rappels d’électricité »
1. Intensité du courant électrique
On appelle intensité du courant qui circule dans un conducteur la charge qui traverse, par
unité de temps, une section de ce conducteur :
𝐼=
𝑞
𝑡
2. Notion de potentiel électrique
La différence de potentiel VA-VB entre les points A et B d’un circuit est une grandeur
algébrique que l’on peut mesurer en utilisant un voltmètre : c’est la tension UAB. On a :
UAB = VA - VB
II. Transferts d’énergie au niveau d’un récepteur
1. Les récepteurs électriques
Tous les dispositifs qui, comme le moteur, reçoivent de l’énergie électrique et la restituent
sous d’autres formes, sont des récepteurs.
2. Energie et puissance électriques reçues par un récepteur
Lorsqu’un courant électrique d’intensité I traverse un récepteur, la puissance électrique
transférée par travail au récepteur a pour expression :
Pe=UAB.I
L’énergie électrique reçue par le récepteur pendant l’intervalle de temps t est égale à :
We=UAB.I.t
3. Caractéristique
A chaque dipôle on peut associer une courbe appelée caractéristique qui est la représentation
graphique de la relation qui lie UAB et I.
4. Conducteurs ohmiques
Pour un conducteur ohmique :
UAB=R.I
La constante positive R est la résistance du conducteur ohmique, elle s’exprime en ohm ().
Son inverse G est appelée conductance et s’exprime en siemens (S).
La puissance électrique reçue par un conducteur ohmique a pour expression :
P=R.I²=
2
𝑈𝐴𝐵
𝑅
En régime permanent, un conducteur ohmique dissipe par transfert thermique et
rayonnement toute l’énergie électrique qu’il reçoit. Cette conversion est appelée effet Joule.
5. Electrolyseur et moteur électrique
 Activité : « Rendement d’un électrolyseur et d’un moteur »
La caractéristique d’un électrolyseur ou d’un moteur peut être modélisée par une droite
d’équation :
UAB=E’+r.I
E’ est la force électromotrice exprimée en volt (V) et r la résistance interne en ohm ().
III. Transferts d’énergie au niveau d’un générateur
1. Energie fournie par un générateur
Le générateur, qui entretient le mouvement ordonné des porteurs de charges, doit donc
transférer au reste du circuit l’énergie électrique :
2. Energie et puissance électriques reçues par un récepteur
Lorsqu’un courant électrique d’intensité I traverse un récepteur, la puissance électrique
transférée par travail au récepteur a pour expression :
We=I.t.(VP-VN)=UPN.I.t
La puissance électrique transférée par le générateur au reste du circuit a pour expression :
Pe=UPN.I
3. Sources idéales de tension
Une source idéale de tension maintient entre ses bores une tension indépendante de l’intensité
du courant qui la traverse.
La valeur constante de la tension est appelée force électromotrice E (f.e.m) de la source de
tension.
4. Piles et batteries
 Activité : « Rendement d’un générateur électrochimique »
Lorsque la valeur de l’intensité du courant débité par la pile n’est pas trop importante, sa
caractéristique peut être modélisée par une droite ne passant pas par l’origine. La pile est un
générateur linéaire.
Son fonctionnement obéit à l’équation :
UPN=E-r.I
Une pile ou une batterie qui débite un courant d’intensité I transfert à la portion de circuit qui
relie ses bornes une puissance électrique :
Pe=UPN.I
et cède à son environnement par transfert thermique une puissance :
Pj=r.I²
Ces puissances transférées résultent de la conversion de la puissance chimique Pc de la pile
ou de la batterie.