Première S Chapitre 9 Comportement global d`un circuit électrique. I
publicité
Lycée J-B Schwilgué - SELESTAT Première S Chapitre 9 Comportement global d’un circuit électrique. I. Distribution de l’énergie électrique. 1. Distribution de l’énergie reçue par un récepteur en fonction du temps. Réalisons une simulation avec Regressi «Energie_recepteur ». On rappelle : Welec = U. × I × t = ( E + r ×I) I × t = E ×.I× t + r ×I²× t Energie électrique reçue par le récepteur Energie utilisable par le récepteur (mécanique, chimique …) Energie perdue par effet joule Energie utilisable par le récepteur Energie perdue par effet joule 2. Bilan d’énergie pour un circuit série. Activité 1 : Bilan d’énergie pour un circuit série. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Flécher le circuit. Donner l’expression de l’énergie électrique fournie par le générateur pour une durée ∆t en fonction de Ug. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par la lampe pour une durée ∆t en fonction de UL1. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par le résistor pour une durée ∆t en fonction de UR. Ecrire le bilan énergétique du circuit. En déduire une relation entre les tensions. On a : We(géné) = We (recept 1) + We (recept 2 ) D’où : UG × I × t = UL1 × I × t + UR × I × t Comme l’intensité est la même en tout point du circuit et le temps de transfert de l’énergie est le même pour tous les composants : UG = UL1 + UR Vérification expérimentale La tension aux bornes d’un générateur se répartit aux bornes des différents dipôles en série. 3. Bilan d’énergie pour un circuit dérivation. Activité 2 : Bilan d’énergie pour un circuit dérivation. 1. Flécher le circuit. 2. Que peut-on dire des tensions Ug, UR et UL1 ? 3. Donner l’expression de l’énergie électrique fournie par le générateur pour une durée ∆t en fonction de Ug. 4. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par la lampe pour une durée ∆t en fonction de UL1. 5. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par le résistor pour une durée ∆t en fonction de UR. 6. Ecrire le bilan énergétique du circuit. 7. En déduire une relation entre les intensités. GROSSHENY L. Lycée J-B Schwilgué - SELESTAT On a : We(géné) = We (recept 1) + We (recept 2 ) D’où : UG × I × t = U1 × I1 × t + U2 × I2 × t Les composants étant en dérivation, la tension aux bornes de chacun est identiques (UG=U1=U2=U) Donc : I = I1 + I2 Vérification expérimentale Dans un circuit dérivation, la somme des intensités des courants arrivants à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent. Les lois de l’électricité sont justifiées par la conservation de l’énergie. II. Influence de quelques paramètres sur la puissance transférée par le générateur à un circuit résistif. Etudions un circuit composé d’un générateur en série avec une résistance équivalente. On a E – r× I = Req × I donc I = E Req + r La puissance transférée par le générateur est : P = Ug × I P=( E – r× I) × I = (E - r × D’où P = Req× E Req + r )× E Req + r E² ( Req + r )² 1. Influence de la valeur de l’intensité sur la puissance. Traçons Pchm=E*I et P=(E-rI)*I (fichier « influence I ») On constate que la puissance est maximale pour une valeur de l’intensité. Si l’intensité est trop élevée, la puissance transférée chute ( perte par effet joule augmente). 2. Influence de la valeur de la résistance du circuit. Fichier « influence R » On constate que la puissance transférée au circuit est maximale pour R = r. Ensuite, la puissance transférée au circuit diminue si la résistance du circuit augmente. GROSSHENY L. Lycée J-B Schwilgué - SELESTAT Dans le cas d’un générateur idéal, la puissance est maximale pour une résistance nulle. Pour réaliser un chauffage, on veut une puissance transférée élevée ; on va donc prendre une valeur de résistance faible (0,58 Ω pour un four). 3. Influence de la valeur de la fem sur la puissance. Fichier « influence E » La puissance augmente sous la forme d’un carré. 4. Influence de la valeur de la résistance interne de la fem sur la puissance. Fichier « influence r » La puissance utilisable par le circuit diminue si la résistance interne augmente ( l’effet joule augmente alors). GROSSHENY L.
