recepteurs et generateurs

COURS I : LES RECEPTEURS ET LES GENERATEURS
I – CARACTERISTIQUES DES RECEPTEURS
1- Définition d’un récepteur
Un récepteur est un dipôle qui reçoit de l’énergie électrique de la part du circuit et la restitue sous
d’autres formes.
Activité 1 :
1) Faire des diagrammes pour expliquer les transferts d’énergie au niveau :
- de la lampe ;
- du moteur,
- de l’électrolyseur.
La lampe brille : une partie de l’énergie électrique est convertie en énergie lumineuse (rayonnement).
- Le moteur tourne et monte une charge : une partie de l’énergie électrique est convertie en énergie
mécanique (énergie cinétique et potentielle de pesanteur).
On observe une réaction chimique aux bornes de l’électrolyseur : une partie l’énergie électrique est
convertie en énergie chimique.
G
M
lampe
We
Rayonnement
Q
We = WR + Q
moteur
We
Wm
Q
We = Wm + Q
électrolyseur
We
Echim
Q
We = Echi + Q

Convention récepteur :
Dans cette convention les flèches associées à la tension U et à l’intensité I sont de sens contraire.
Le dipôle AB est traversé par un courant électrique de A vers B et on considère la tension UAB :
2- Caractéristique Intensité-tension de quelques récepteurs
A chaque dipôle, on associe une caractéristique qui est la relation entre la tension U aux bornes du
dipôle et l’intensité I du courant qui le traverse.
a) Conducteur ohmique
Voir TP
Proportionnalité entre U et I : (loi d’ohm)
en V ; I en A et R est la résistance du conducteur ohmique en ohms
().
Remarque : 1/R = G (conductance en S)
b) Electrolyseur
Voir TP
Pour une tension inférieure à U0 l’intensité reste pratiquement nulle ; l’électrolyse n’a pas lieu. Lorsque
l’électrolyse a lieu (I  0), I augmente avec UAB .
Modélisation : U  E’ : I = 0
U > E’ : I  0 et relation linéaire entre U et I :
U en V ; I en A
r’ est la résistance interne en ohms ().
E’ est la force contre électromotrice (fcem) en V. (tension quand le
moteur n’est traversé par aucun courant)
c) Moteur électrique
Comme pour un électrolyseur on peut écrire U = E’ + r’ I mais E’ dépend du point de fonctionnement
c’est à dire des valeurs de U et de I.
U (V)
I (A)
U = RI
U (V)
I (A)
E’
U = E’ + r’ I
I
U
I
- Si le dipôle est un récepteur alors la
tension UAB est positive.
A
B
dipôle
I
UAB

II – TRANSFERT D’ENERGIE AU NIVEAU DES RECEPTEURS
1- Puissance électrique reçue par un récepteur
Lorsqu’un récepteur est traversé par un courant électrique d’intensité I, il reçoit une puissance
électrique Pe :
Pe s’exprime en Watt (W).
Remarque : autres unités
Le Wattheure : 1Wh = 3600J
Le kilowattheure : 1kWh = 3,6.106J
2- Energie électrique reçue par un récepteur
L’énergie We reçue par ce récepteur pendant un intervalle de temps t est :
We s’exprime en Joule (J).
Activité 2 : application
Sur une ampoule de « feux de route » d’une automobile, on lit les indications suivantes : 55W ;
12V.
1) calculer l’intensité du courant traversant cette lampe dans les conditions nominales de
fonctionnement.
2) Quelle est l’énergie électrique consommée par cette lampe pendant 1 heure de
fonctionnement.
3- L’effet Joule
Dans les diagrammes élaborée dans l’activité 1, une partie de l’énergie électrique reçue par les
récepteurs étudiés est transférée à l’extérieur sous forme de chaleur.
Ce phénomène s’appelle l’effet Joules.
Activité 3 :
1) Expressions de l’effet joule :
Soit le circuit suivant :
Pe = UABI
A
B
dipôle
I
UAB
We = Pe x t = UABIt
G
A
B
I

a) Faire des diagrammes pour expliquer les transferts d’énergie au niveau du conducteur ohmique
AB.
b) Exprimer la puissance reçue par le conducteur ohmique en fonction UAB et I puis en fonction
de R et I. Comment nommeriez-vous cette puissance ?
c) Exprimer l’énergie reçue par le conducteur ohmique pendant une durée t. Comment
nommeriez-vous cette énergie ?
2) L’effet Joules : utile ou indésirable ?
a) Citer des manifestations de l’effet joule de la vie courante. Dans chacun des cas, l’effet
joules est-ils utile ou indésirable ?
b) Rechercher des exemples de « lutte » contre l’effet joule.
c) Rechercher des exemples d’utilisation de l’effet joule.
d) Rechercher ce qu’est un matériau supraconducteur.

4 – Rendement aux bornes d’un récepteur
Le rendement  d’un récepteur électrique est défini par :
Ce rendement est toujours inférieur à 1.
Activité 4 :
1) Etude d’un moteur :
On réalise le montage suivant :
a) Relever les valeurs de la tension U aux bornes du moteur et de l’intensité I dans le circuit
pendant l’expérience.
b) Calculer l’énergie électrique reçue par le moteur.
c) Calculer l’augmentation d’énergie potentielle de pesanteur de la masse marquée.
d) Faire un diagramme rendant compte des transfert d’énergie dans cet expérience.
e) Calculer le rendement de ce moteur. Le rendement trouvé indique-t-il que les pertes d’énergie
sont faibles ou importantes ?
 =
Wreçue
Wutile
=
eçue
Putile
Pr
On utilise un générateur de tension continu.
Un masse marquée de 20g est accrochée au moteur.
On ferme l’interrupteur et on déclenche le
chronomètre.
On arrête le chronomètre lorsque la masse marquée
s’est élevée de 1m.
t = ……………..
M
A
G
V