Partie IV : Electrodynamique Chapitre 12 : Générateurs et récepteurs
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L'effet Joule est utilisé dans tous les appareils de chauffage électrique : radiateur, four, . . . Il est
également utilisé dans les lampes à incandescence : le filament porté à haute température émet de la
lumière car une partie de l'énergie thermique est transférée au milieu extérieur par rayonnement.
Si l'effet Joule est trop important, le dipôle peut être détérioré. Les fabricants de conducteurs
ohmiques indique donc la puissance maximale admissible Pmax et il faut toujours avoir PJ < Pmax.
3) Les récepteurs actifs : cas du moteur et de l’électrolyseur
a) Caractéristique
La caractéristique d'un récepteur actif, dans son domaine de fonctionnement usuel, lorsqu'il est
traversé par un courant circulant de A vers B, peut être modélisée par une portion de droite d'équation
UAB = E + r I
- E est la force contre-électromotrice (fcem) du récepteur exprimée en volt (V)
- r est la résistance interne du récepteur exprimée en ohm (Ω).
b) Bilan énergétique
On fait le bilan d'énergie par unité de temps, c'est-à-dire des bilans de puissance :
La puissance électrique reçue par le récepteur est Pe = UAB x I = (E + r I) x I soit Pe = E I + r I2
Cette puissance électrique est entièrement dissipée par le récepteur : On écrit Pe = Pu + PJ, avec :
- Le terme Pu = E I correspond à la partie de l'énergie électrique reçue transformée en énergie
utile : énergie mécanique dans le cas d’un moteur ou énergie chimique dans le cas d’un électrolyseur.
- Le terme PJ = r I2 correspond à l'énergie électrique dissipée par effet Joule.
On définit le rendement énergétique d’un récepteur actif par η = Pu/Pe. Il exprime l’efficacité de la
conversion de l’énergie électrique en énergie utile. Pour l’augmenter il faut minimiser l’effet Joule.
IV. Energie et puissance électrique fournie par un générateur
1) Loi de fonctionnement d’un générateur
a) Cas d'une pile
La caractéristique d'une pile, dans son domaine de fonctionnement usuel, peut être modélisée par une
portion de droite d'équation :
UPN = E - r I
- E est la force électromotrice (fem) de la pile exprimée en volt (V). Elle correspond à la tension aux
bornes de la pile quand le circuit est ouvert.
- r est la résistance interne de la pile exprimée en ohm (Ω).
b) Autres types de générateurs
Alimentation stabilisée : Si l'intensité ne dépasse pas une certaine valeur (2 A), la tension entre ses
bornes ne dépend pas de l'intensité du courant débité.
Batterie d'accumulateurs au plomb : C'est un générateur électrochimique avec une résistance interne
très faible (quelques centièmes d'ohm). La tension entre ses deux bornes est donc pratiquement
constante si l'intensité du courant n'est pas trop élevée.
Générateur électromécanique : Un moteur à courant continu est une machine réversible : si on lui
fournit de l'énergie mécanique, il en convertit une partie en énergie électrique (« dynamo »). Sa loi de
fonctionnement est analogue à celle d'une pile dans son domaine de fonctionnement usuel, la f.e.m.
dépendant de la vitesse de rotation.