Electricité Chapitre :Les dipôles actifs Connaissances scientifiques Connaître les symboles normalisés et I'allure des caractéristiques d'une source idéale de tension et d'une source idéale de courant. Savoir qu'il est toujours possible d'associer à une source réelle et linéaire de tension, un modèle équivalent de Thévenin, valable pour tout fonctionnement ; savoir qu'on peut approcher localement un dipôle quelconque par un modèle équivalent de Thévenin. Savoir-faire expérimentaux Savoir relever point par point la caractéristique d'un dipôle actif (concernant par exemple la sortie d'un opérateur analogique ou logique). Dessiner le schéma de mesure avec mention des appareils (le schéma de principe et les conditions de mesure étant donnés). Savoir-faire théoriques Exploiter une caractéristique: dessiner le schéma et déterminer les valeurs numériques des éléments du modèle équivalent de Thévenin d'un dipôle linéaire dont on connaît une partie de la caractéristique, le domaine d'équivalence étant fixé, procéder de même pour un dipôle quelconque dont on connaît la caractéristique dans ce domaine. I. Classification des dipôles actifs Définition et propriétés Un dipôle actif est un dipôle dont la caractéristique ne passe pas par l’origine. Il faut donc faire attention au sens du branchement. Un dipôle actif est un dipôle qui peut être soit récepteur, soit générateur. 1 Electricité Dans le cas d’un fonctionnement en générateur, on observe la transformation de la puissance d’entrée en puissance électrique. Dans le cas d’un fonctionnement en récepteur, l’énergie électrique reçue est transformée en énergie mécanique, chimique ou thermique. Dans le cas de l’accumulateur, on est en présence d’une source réversible. Sens des flèches d’intensité et de tension : convention générateur. Dipôles actifs autonomes et non autonomes Le dipôle actif autonome développe une puissance qui lui est propre, intérieure ; c’est le cas des piles dont l’énergie électrique vient de réactions chimiques internes. Le dipôle actif non autonome développe une puissance qui lui vient de l’extérieur. Exemple : Photopile Génératrice à courant continu II. Etude expérimentale d’un dipôle actif Voir TP III. Sources idéales Source de tension Source de courant Pour mettre en évidence ces sources idéales, on utilise une alimentation stabilisée dont la caractéristique peut être établie in vivo 2 Electricité IV. Modèle de Thévenin d’un dipôle actif IV-1. Linéarisation d’une caractéristique Modèle électrique équivalent d’un dipôle actif Un dipôle actif peut être modélisé par une structure série appelée Modèle équivalent de Thévenin. Tout circuit électrique comportant des dipôles actifs et passifs linéaires peut être remplacé par un dipôle actif linéaire. IV-2. Calcul du modèle équivalent de Thévenin Mise en évidence des deux étapes de calcul IV-3. Association de dipôles actifs linéaires identiques Association de dipôles en série Les dipôles sont en série lorsque les courants les traversant sont identiques Association de dipôles en parallèle Les dipôles actifs sont en parallèles lorsque les bornes de même signe sont reliées ensemble et qu'elles ne sont pas traversées par le même courant. Remarques L'association en série de dipôles identiques permet d'augmenter la tension mais pas l'intensité. L'association de dipôles en parallèle permet d'augmenter l'intensité mais pas la tension. En pratique on n'associe en parallèle que des générateurs identiques. Dans le cas contraire une différence de fém entraînerait, même à vide, un courant de circulation à l'intérieur du groupement, échauffant inutilement l'ensemble. Des générateurs de même fém mais de résistances internes différentes, associés en parallèle, contribueraient de manière inégale au courant fourni à la charge. 3 Electricité V. Retour sur la caractéristique de la pile La pile elle aussi peut et est modélisé par un générateur de Thévenin Retour sur la caractéristique Linéarisation de cette caractéristique Schéma équivalent VI. Le point de fonctionnement Retour sur l'exemple vu en TP Le point de fonctionnement est en fait l'intersection de deux caractéristiques 4