Electrodynamique

Electrodynamique
I. Différence de potentiel
• Dans un circuit électrique, on utilise :
- La convention générateur
La flèche représentant la tension UPN aux
bornes du générateur est orientée dans le
même sens que le courant.
- La convention récepteur
La flèche représentant la tension UAB aux
bornes du récepteur est orientée dans le
sens opposé à celui du courant.
• Les points A, B, P et N sont caractérisés par des potentiels
électriques VA , VB , VP et VN qui caractérisent leur état électrique
(mesuré en volt V).
• Les tensions UPN et UAB peuvent alors s’écrire sous forme de
différences de potentiels :
UPN = VP – VN et UAB = VA - VB
Avec VP > VN et VA > VB
• Le courant circule toujours dans le sens des potentiels électriques
décroissants.
II. Les récepteurs électriques
!"
Définition
Un récepteur électrique est un composant électrique ou un appareil
électrique qui convertit l’énergie électrique qu’il reçoit en d’autres
formes d’énergie.
!"
Energie et puissance électrique reçue
• Un récepteur électrique est branché aux bornes d’une alimentation
électrique. L’énergie électrique We qu’il reçoit est :
We = UAB.I.∆
∆∆
∆t (en joule J)
Avec UAB la tension aux bornes du récepteur (en V),
I l’intensité du courant qui le traverse (en A),
∆t la durée de fonctionnement (en s).
• La puissance électrique Pe reçue par le récepteur est alors :
Pe = UAB.I (en watt W)
Remarque : UAB = VA – VB > 0
!"
L’effet Joule
• D’une façon générale, l’effet Joule est l’effet thermique consécutif au
passage du courant dans un composant électrique. L’énergie
électrique est transférée à l’extérieur sous forme de chaleur ou de
rayonnement.
• La tension UAB aux bornes d’un conducteur ohmique est
proportionnelle à l’intensité du courant qui le traverse (loi d’Ohm):
UAB = R.I (en V)
Avec R la résistance du conducteur ohmique (en ohm Ω).
• L’énergie électrique We reçue par le conducteur ohmique est
entièrement transférée à l’extérieur par effet Joule. L’énergie QJ
ainsi dissipée est :
QJ = We = R.I2.∆
∆∆
∆t (en joule J)
!"
Bilan énergétique
En général, un récepteur transforme l’énergie électrique qu’il reçoit en
énergie utile notée Wu (énergie chimique ou mécanique) et en effet
Joule QJ . Le bilan énergétique du récepteur s’écrit :
We = Wu + QJ
III. Les générateurs électriques
!"
Définition
Un générateur électrique convertit une énergie (mécanique, chimique,
etc…) en énergie électrique qu’il fournit à un circuit extérieur.
!"
Force électromotrice d’un générateur
En circuit ouvert, c’est-à-dire en l’absence de courant électrique, il
existe une tension non nulle aux bornes du générateur électrique.
Cette tension est appelée force électromotrice E du générateur.
Elle s’exprime en volt (V).
!"
Bilan énergétique
• L’énergie Wc (chimique ou mécanique) convertie par le générateur
est : Wc = E.I.∆
∆∆
∆t
• Cette énergie est convertie en :
− énergie électrique fournie au circuit :
We = UPN.I.∆
∆∆
∆t
Avec UPN la tension aux bornes du générateur en circuit fermé (en
volt V).
− énergie dissipée par effet Joule :
QJ = r.I2.∆
∆∆
∆t
Avec r la résistance interne du générateur (en ohm Ω).
• Le bilan final s’écrit : E.I.∆
∆∆
∆t = UPN.I.∆
∆∆
∆t + r.I2.∆
∆∆
∆t
Remarque : en divisant par ∆t, on obtient le bilan des puissances.
IV. Distribution de l’énergie électrique
!"
Bilan énergétique
Dans un circuit électrique, l’énergie électrique fournie par le générateur
est égale à la somme des énergies électriques reçues par les
récepteurs : We (générateur) = ∑
∑∑
∑ We (récepteur)
Remarque : les deux conséquences importantes de ce bilan sont la loi
d’additivité des tensions dans un circuit en série et la loi des nœuds
dans un circuit en dérivation (voir MemoPage d’exercices
correspondant).
!"
Résistance équivalente
• Pour un circuit en série :
Req = R1 + R2
• Pour un circuit en dérivation :
1
Req = 1
R1 + 1 R2
MemoPage.com SA © / janvier 2003 / ISSN : en cours / Auteur : Emmanuel Parras
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