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Lycée secondaire Faedh-Sidi Bouzid 𝑷𝒓𝒐𝒇 : 𝑴. 𝑶𝑴𝑹𝑰 2ème Sciences 𝑺𝑪𝑰𝑬𝑵𝑪𝑬𝑺 𝑷𝑯𝒀𝑺𝑰𝑸𝑼𝑬𝑺 Thème 1 : 𝑷𝑯𝒀𝑺𝑰𝑸𝑼𝑬 Circuits électriques TP4 : Adaptation : loi de Pouillet I- Détermination graphique du point de fonctionnement d’un circuit: 1- Définition: La connaissance des caractéristiques intensité-tension d’un générateur et d’un récepteur permet de prévoir les valeurs de l’intensité du courant et de la tension quand on relie deux appareils et ainsi d’assurer leur bon fonctionnement. En effet, quand on branche un récepteur sur un générateur, les deux appareils sont traversés par la même intensité 𝐼0 et sont soumis à la même tension 𝑈0 . Ce couple (𝐼0 ; 𝑈0 ) représente les coordonnées du point de fonctionnement. Le point de fonctionnement est donc l’intersection de la caractéristique du générateur et de la caractéristique du récepteur. 2- Application: Partie I : Une expérience a fourni, pour une résistance, les relevés (I ; U) suivants : 0 0,5 1 1,5 I (A) 0 1,5 3 4,5 U (V) U I 1. Dans le plan rapporté au repère orthonormal d’unités graphiques : 2 𝑐𝑚 sur l’axe des abscisses et 2 𝑐𝑚 sur l’axe des ordonnées, placer les points de coordonnées (I ; U) et proposer, sur l’intervalle [0 ; 1,5], une représentation graphique de la fonction qui à I associe U : on obtient ainsi la caractéristique intensité-tension de la résistance. 2. Compléter le tableau de valeurs ci-dessus. 3. a) La tension et l’intensité sont des grandeurs proportionnelles. Quelle est la valeur du coefficient de proportionnalité ? Quelle est sa signification physique ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… b) Ecrire la relation entre U et I. …………………………………………………………………………………………… 4. Déterminer graphiquement (laisser apparents les traits permettant la lecture) : a- La tension électrique 𝑈 à laquelle est soumise la résistance si l’intensité du courant I qui la parcourt est 1,25 𝐴 ; ………………………………………………………………………………………………… b- L’intensité du courant qui circule dans la résistance si celle-ci est soumise à une tension de 3,9𝑉. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 5. Vérifier les résultats par le calcul. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Partie II : Une expérience a fourni, pour une pile, les relevés (I ; U) suivants : 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 𝑰 (𝑨) 4,5 3,75 3 2,25 1,5 0,75 0 𝑼 (𝑽) 1. Dans le plan rapporté au repère orthonormal d’unités graphiques :2 𝑐𝑚 sur l’axe des abscisses et 2 𝑐𝑚 sur l’axe des ordonnées, placer les points de coordonnées (I ; U) et proposer, sur l’intervalle [0 ; 3], une représentation graphique de la fonction qui à I associe U : on obtient ainsi la caractéristique intensité-tension de cette pile. 2. Quelle est la valeur de l’ordonnée à l’origine (ou tension à vide E de la pile : tension lorsque le circuit est ouvert) ? ………………………………………………………………………………………………… 3. L’équation de cette courbe est de la forme : 𝑈 = 𝐸 – 𝑟 𝐼 (1) où 𝐸 est la tension à vide et r est la résistance interne de la pile. a) Connaissant la valeur de la tension à vide E, écrire la relation (1) entre U, I et r. ………………………………………………………………………………………………… b) Déterminer, l'intensité 𝐼𝑐𝑐 du courant de court circuit . …………………………………………………………………………………..…………… c) Utiliser le couple (𝐼𝑐𝑐 ; 0) et la relation (1) pour écrire une équation d’inconnue r. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… d) Résoudre cette équation et en déduire une équation de la courbe. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 4. Déterminer graphiquement (laisser apparents les traits permettant la lecture) : a) la tension électrique 𝑈 que délivre ce générateur si l’intensité du courant 𝐼 qu’il débite est de 1,25 𝐴; ………………………………………………………………………………………………… b) l’intensité du courant 𝐼 débité par ce générateur si la tension 𝑈 est de 3,75𝑉. ………………………………………………………………………………………………… 5. Vérifier les résultats par le calcul. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… II- Détermination analytique du point de fonctionnement d’un circuit : On veut alimenter cette résistance avec la pile étudiée. Pour un meilleur fonctionnement des deux appareils, on désire connaître les coordonnées du point de fonctionnement P. 1. Résoudre, algébriquement le système, des deux équations aux deux inconnues x et y, suivant: x + 1,5 y = 4,5 x - 3 y = 0 2. a) En donner une interprétation graphique. ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… b) Déterminer, alors, les valeurs des coordonnées du point de fonctionnement P (laisser les traits permettant la lecture graphique). ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Loi de Pouillet : 1- Application : Réalisons le circuit de la figure ci-contre comprenant un générateur (𝐸, 𝑟), un moteur (𝐸’, 𝑟’) et un conducteur ohmique de résistance 𝑅. Calculer l’intensité du courant qui circulerait dans le circuit avec les données numériques suivantes : 𝐸 = 12𝑉 ; 𝑟 = 5Ω ;𝐸’ = 6𝑉 ; 𝑟’ = 2Ω ; 𝑅 = 3Ω ................................................................................................... ................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... 2- Enoncé de la loi de Pouillet : 3- Application : On considère les caractéristiques intensité-tension suivantes : U(V) U(V) U(V) III II 16 14 I 32 6 I(A) 8 I(A) 4 I(A) 4 1- Affecter à chaque caractéristique le dipôle correspondant. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2- Déterminer l’expression de la tension aux bornes de chaque dipôle. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………... 3- Représenter le schéma du circuit qui comprend les trois dipôles en série, sachant que le récepteur actif est un moteur. 4- Calculer l’intensité du courant qui traverse le circuit et la tension aux bornes de chaque dipôle. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 5- L’intensité maximale que peut supporter le moteur est Imax = 0,5 𝐴, calculer la valeur de la résistance qu’il faut brancher en série dans le circuit pour ne pas détériorer le moteur. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………
