Etude d`un dipôle générateur

Prof : Seddik Abderrazek Niveau 2
ème
Sc
Etude d’un dipôle générateur
I- But
On se propose de tracer expérimentalement la caractéristique intensité
tension d’un générateur (pile) et déterminer ses grandeurs
caractéristiques.
II- Réalisation du montage
• Le dipôle générateur est une pile
plate potée P.
• R est un rhéostat.
• U
AB
= V
A
-V
B
est la tension aux
bornes de la pile.
III- Expérience
1/ Tableau de mesures
A l’aide du rhéostat on fait varier la valeur de l’intensité de courant
qui circule dans le circuit. Pour chaque valeur de cette intensité, on
prélève la valeur de la tension U
AB
.
I (A) 0 0,2 0,3 0,4 0,5
U
AB
(V) 4,0 3,6 3,4 3,2 3,0
2/ Courbe U
AB
= f(I)
La courbe représente une fonction affine qui a pour équation :
U
AB
= a.I + b
3/ Analyse des résultats
• a représente la pente de la droite.
Ω=⇔−=Ω−=
−
−
=2rr2
II UU
a
NM
NM
Rhéostat
A
V
V
U
AB
A
B

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r est appelée résistance interne du générateur exprimée en Ohm.
• b est l’ordonnée à l’origine.
b = 4 V
b est la valeur de la tension aux bornes du générateur lorsque le
circuit est ouvert (I = 0). b est appelée force électromotrice (f.e.m) du
générateur notée E exprimée en volt.
D’où l’équation de la caractéristique.
U
AB
= E – r.I = 4 - 2.I . Cette équation exprime la loi d’Ohm relative à
ce dipôle générateur.
Enoncé de loi d’ohm aux bornes d’un générateur
La tension aux bornes d’un générateur est égale à la somme de sa
force électromotrice diminuée de la chute de tension entre ses bornes.
4/ Courant de court-circuit
Court-circuiter un générateur revient à relier ses bornes à l’aide d’un
fil conducteur.
U
AB
= V
A
-V
B
= 0 = E – r.I
CC
r
E
I
CC
=⇔
Remarque importante
Un générateur de tension a pour grandeurs caractéristiques E = 6 V,
r = 0,05 Ω peut délivrer un I
CC
= 120 A. Cette intensité peut
facilement endommager les composants électriques dans ce
générateur. Pour éviter de courir ce danger on installe toujours un
fusible dans toute appareille électrique.
III- Les grandeurs caractéristiques d’un générateur
La résistance interne et la force électromotrice sont les grandeurs
électriques propres à chaque générateur. Ces grandeurs sont appelées
grandeurs caractéristiques du générateur.
A B
U
AB

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IV- Puissance et énergie
Loi d’Ohm relative à un générateur U
AB
= E – r.I
On a P = P
u
= U
AB
.
. .
.I =
= =
= EI – r.I
2
appelée puissance utile
E
EE
E T
TT
T =
= =
= P
T
. ∆t = E.I.∆t : énergie électrique totale fournie par le générateur
électrique au circuit extérieur.
E
EE
E
th
= P
J
. ∆t = rI
2
∆t : énergie électrique consommée par effet Joule.
E
EE
E
u
= P
u
. ∆t = U
AB
.I.
.I. .I.
.I. ∆t = énergie électrique utile fournie par le
générateur au circuit extérieur.
Définition
Le rendement ρ d’un générateur qui débite un courant dans un circuit
est le rapport de la puissance utile P
u
par la puissance totale P
T
.
Expression
E
rI
1
E
rIE −=
−
=ρ < 1