cours ii : comportement global d`un circuit electrique

COURS II
: COMPORTEMENT GLOBAL D’UN CIRCUIT ELECTRIQUE
I – TRANSFERT D’ENERGIE DANS UN CIRCUIT
1- Bilan énergétique dans un circuit
Dans le TP « comportement global d’un circuit », nous avons vu le principe de conservation de l’énergie :
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On peut se servir de ce principe pour retrouver la loi d’additivité des tensions et la loi des nœuds.
2- Etude d’un circuit série : loi d’additivité des tensions
Démonstration dans le TP « « comportement global d’un circuit ».
Loi d’additivité des tensions :
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Généralisation : La tension entre deux points d’un circuit électrique est égale à la somme des tensions existant aux bornes
des dipôles placés en série entre ces deux points.
Exemple :
A
UAC = UAB + UBC
B
C
3- Etude d’un circuit parallèle : loi des noeuds
Démonstration dans le TP « « comportement global d’un circuit ».
Loi d’additivité des intensités ou loi des noeuds :
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Activité 3 : Exercice d’application :
I2 = 90mA
I3 = 4mA
I4 = 1,2mA
1 - Indiquer le sens des courants d’intensité I1,
I2, I3, I5, I6 et I7.
2 - Donner la relation de la loi des noeuds
au noeud B, au noeud C, au noeud D et au noeud E.
3 - Calculer I1, I5, I6 et I7.
I3
A
I1
I2
P
I4
D
B
I6
I5
N
C
I7
4 – Distribution des potentiels dans un circuit électrique
Seule une différence de potentiels peut-être mesurée. Pour déterminr le potentiel en tout point d’un circuit, il faut imposer la
valeur du potentiel en un point. On choisit arbitrairement un potentiel nul (V = 0V) en un point que l’on appelle la masse.
Dans le montage suivantt le point N est choisi comme référence des potentiels et doit donc être branché à la borne COM du
voltmètre.
1) Mesurer le potentiel des différents points du circuit en mesurant successivement les tensions UPN, UAN…
Compléter le diagramme ci-contre
P
V (en volts)
12
A
R1
10
B
6V
R2
8
N
6
C
4
Points du
circuit
2
0
P
A
B
C
N
2) Dans la portion du circuit comportant des récepteurs, le courant circule-t-il dans le sens des potentiels croissants ou
décroissants ?
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3) Que remarque-t-on au niveau d’un fil ? …………………………………………………………………………………….
II – ETUDE D’UN CIRCUIT RESISTIF
1- Résistance équivalente du circuit
a) Association en série
On dispose
0 de 3 conducteurs ohmiques de résistance R1 = 220, R2 = 680 et R3 = 1k que l’on place en série sur la
plaquette :
U
I
R2
R1
R3
U2
U1
U3
1) Placer sur le schéma précédent, un ohmmètre permettant de mesurer la résistance Req de cette association.
2) Placer les conducteurs ohmiques en série sur une plaquette (sans générateur).A l’aide d’un ohmmètre, mesurer la
résistance Req de cette association.
Req = …………….
3) Mesurer la résistance de chacun des conducteurs ohmiques.
R1 = ……………….
R2 = ………………………
R3 = …………………
4) Conclure.
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Généralisation :
La résistance équivalente Req de l’association en série de n conducteurs ohmiques est égale ……………………….. de leurs
résistances : Req = ……………………………………
A
R1
R2
Rn1
Rn
B

Application
Trois conducteurs ohmiques de résistance R1 = 200, R2 = 150 et R3 = 50 sont associés en série. Donner la valeur
de la résistance équivalente.
b) Association en parallèle
On dispose de 3 conducteurs ohmiques de résistance R1 = 220, R2 = 680 et R3 = 1k que l’on place en dérivation sur la
plaquette :
U
I1
I
R1
I2
R2
I3
R3
1) Placer sur le schéma précédent, un ohmmètre permettant de mesurer la résistance Req de cette association.
2) Placer les conducteurs ohmiques en dérivation sur une plaquette (sans générateur).A l’aide d’un ohmmètre, mesurer
la résistance Req de cette association.
Req = …………….
5) Conclure.
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Généralisation :
L’inverse de la résistance équivalente Req de l’association en parallèle de n conducteurs ohmiques est égale …………………
……………………………… de leurs résistances :
R1
A
R2
Rn-1
B

Rn
La résistance équivalente est inférieure à la plus faible des résistances associées.
Activité 5 : Application
Soit l'association suivante :
Calculer Req la résistance équivalente à l'association.
R1 = 200 , R2 = 100 , R3 = 150 , R4 = 50 .
R1
R2
R4
R3
2- Paramètres influant sur l’énergie transférée par le générateur au reste du circuit
Conclusion du TP « comportement global d’un circuit » :
-
Plus la fem E du générateur est grande, plus l’intensité du courant traversant le circuit …………………, et plus
l’énergie transférée est ……………………..
Plus la résistance du circuit diminue, plus l’intensité du courant traversant le circuit ……………………., et plus
l’énergie transférée est ……………………...
L’énergie transférée par le générateur sera d’autant plus importante si les récepteur sont associés en ……………….
que si les récepteurs sont associés ………………..
III– EXPRESSION DE L’INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE DANS UN CIRCUIT
Activité 6 :
On dispose d’une part d’un générateur de fem E = 6,4V et de résistance interne négligeable, et d’autre part de trois
conducteurs ohmiques identiques de résistance R = 12 et de puissance nominale P = 3,4 W. On monte ces trois
conducteurs ohmiques aux bornes du générateur comme le montre le schéma ci-contre. Calculer la résistance
équivalente du circuit et en déduire l'intensité du courant délivré par le générateur.
I
P
A
B
I1
+
R = 12
R = 12
E
-
I2
R = 12
N
C
Activité 7 : Soit le circuit suivant :
P
I
A
R = 20
+
E = 12V
r = 12
E’ = 2V
r’ = 2
N
M
B
E’’ = 3V
r’’ = 12
1) Placer les tensions UPN, UPA, UAB et UBN sur le schéma.
2) Donner la relation liant UPN, UPA, UAB et UBN.
3) Remplacer les tensions par leur expression en fonction des données du circuit.
4) En déduire l’expression de l’intensité du courant I. La calculer.