Caractéristiques intensité tension de quelques dipôles

Caractéristiques intensité-tension de quelques dipôles, en régime continu
Définition.
Lorsqu’un courant électrique traverse un dipôle électrique, il existe une relation entre l’intensité I du
courant qui le traverse et la tension à ses bornes UAB.
La fonction UAB = f(I) ou I = g(UAB) définit la caractéristique intensité-tension du dipôle.
Dans les cas simples de dipôles dits « linéaires », les relations UAB = f(I) portent le nom de lois
d’Ohm.
1. Dipôles récepteurs.
1.1. La convention récepteur.
A
B
Générateu
r
0 – +30 V
B
Rp
récepteur étudié
A
D
I
D
I
A
UAB
Convention récepteur
UAB
La flèche de tension et la flèche de
courant sont de sens contraires.
V
Le générateur de tension ajustable, permet de faire varier l’intensité du courant dans le circuit, donc
la tension UAB. Rp est une résistance de protection.
1.2. Le conducteur ohmique : dipôle passif linéaire.
B
La caractéristique intensité-tension est une droite qui passe
par l’origine : la tension est proportionnelle à l’intensité.
La loi d’Ohm pour un conducteur ohmique s’écrit :
UAB = R.I
R est la résistance du conducteur ohmique.
R
I
A
UAB
 Déterminer, à partir du graphique, la résistance du conducteur ohmique.
 Quelle transformation énergétique se produit dans un conducteur ohmique ? Citer des exemples.
1.3. Dipôles linéaires actifs.
UAB
B
B
A
I
M
I
A
UAB
cathode
anode
Moteur
Electrolyseur
La caractéristique intensité-tension est une droite affine croissante. La loi d’Ohm pour un
récepteur actif linéaire s’écrit :
UAB = E’ + r’.I
E’ est la force contre électromotrice et r’ la résistance interne du récepteur.
 Linéarisation de la caractéristique : en considérant la partie rectiligne de la courbe, déterminer la
force contre électromotrice et la résistance interne correspondantes.
Préciser le domaine de validité de la loi dans ce cas précis.
 Après avoir laissé circuler quelque temps le courant dans le circuit, on ouvre l’interrupteur.
Observer le voltmètre : noter la valeur de la tension.
Observer les électrodes : noter les transformations à l’anode et à la cathode.
L’électrolyseur étant ôté du circuit, que se passe-t-il si on le relie à une lampe ou à un moteur
électrique ?
 Analyser les conversions énergétiques qui se sont réalisées dans l’électrolyseur au cours de
chacune de ses utilisations (récepteur et générateur).
2. Dipôle générateur.
2.1. La convention générateur.
V
N
N
D
P
UPN
I P
D
générateur étudié
Convention générateur
A
UPN
I
La flèche de tension et la flèche de
courant sont de même sens.
P
Rp
N
+
N
G
I
P
I P
UPN
Générateur électrochimique
(pile, accumulateur)
Générateur
électromécanique
(dynamo)
Le générateur débite un courant électrique dans un circuit de résistance réglable constitué d’un
potentiomètre P protégé par la résistance Rp.
2.2. Générateur linéaire.
La caractéristique intensité-tension est une droite affine décroissante. La loi d’Ohm pour un
générateur linéaire s’écrit :
UPN = E - r.I
E est la force électromotrice et r la résistance interne du générateur.
Lorsque l’intensité du courant électrique débité par le générateur augmente, la tension à ses
bornes diminue, en raison de sa résistance interne.
 Déterminer la force électromotrice et la résistance interne du générateur.
 Analyser les conversions énergétiques qui se sont réalisées dans le générateur en fonctionnement.
.
Caractéristiques intensité-tension UAB = f(I)
Conducteur ohmique
Electrolyseur plomb-acide sulfurique-plomb
Pile saline 4,5 V