Première S Chapitre 9 Comportement global d`un circuit électrique. I

Lycée J-B Schwilgué - SELESTAT
GROSSHENY L.
Première S
Chapitre 9 Comportement global d’un circuit électrique.
I. Distribution de l’énergie électrique.
1. Distribution de l’énergie reçue par un récepteur en fonction du temps.
Réalisons une simulation avec Regressi «Energie_recepteur ».
On rappelle : Welec = U. × I × t = ( E + r ×I) I × t = E ×.I× t + r ×I²× t
2. Bilan d’énergie pour un circuit série.
Activité 1 : Bilan d’énergie pour un circuit série.
1. Flécher le circuit.
2. Donner l’expression de l’énergie électrique fournie par le générateur pour une durée ∆t en fonction de Ug.
3. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par la lampe pour une durée ∆t en fonction de U
L1
.
4. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par le résistor pour une durée ∆t en
fonction de U
R
.
5. Ecrire le bilan énergétique du circuit.
6. En déduire une relation entre les tensions.
On a : We(géné) = We (recept 1) + We (recept 2 )
D’où : U
G
× I × t = U
L1
× I × t + U
R
× I × t
Comme l’intensité est la même en tout point du circuit et le temps de transfert de l’énergie est le même pour
tous les composants : UG = UL1 + UR
Vérification expérimentale
La tension aux bornes d’un générateur se répartit aux bornes des différents dipôles en série.
3. Bilan d’énergie pour un circuit dérivation.
Activité 2 : Bilan d’énergie pour un circuit dérivation.
1. Flécher le circuit.
2. Que peut-on dire des tensions Ug, U
R
et U
L1
?
3. Donner l’expression de l’énergie électrique fournie par le générateur pour une durée ∆t en fonction
de Ug.
4. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par la lampe pour une durée ∆t en fonction de U
L1
.
5. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par le résistor pour une durée ∆t en fonction de U
R
.
6. Ecrire le bilan énergétique du circuit.
7. En déduire une relation entre les intensités.
Energie électrique reçue par
le récepteur
Energie utilisable par le récepteur
(mécanique,
chimique
…)
Energie perdue par effet
joule
Energie perdue
par effet joule
Energie
utilisable par le
récepteur

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On a : We(géné) = We (recept 1) + We (recept 2 )
D’où : U
G
× I × t = U1 × I1 × t + U2 × I2 × t
Les composants étant en dérivation, la tension aux bornes de chacun est identiques (UG=U1=U2=U)
Donc : I = I1 + I2
Vérification expérimentale
Dans un circuit dérivation, la somme des intensités des courants arrivants à un nœud est égale
à la somme des intensités des courants qui en repartent.
Les lois de l’électricité sont justifiées par la conservation de l’énergie.
II. Influence de quelques paramètres sur la puissance transférée par
le générateur à un circuit résistif.
Etudions un circuit composé d’un générateur en série avec une résistance
équivalente.
On a E – r × I = Req × I donc I =
rR E
eq
+
La puissance transférée par le générateur est : P = Ug × I
P=( E – r × I) × I = (E - r ×
rR E
eq
+
)×
rR E
eq
+
D’où P = R
eq
×
)²( ²rR E
eq
+
1. Influence de la valeur de l’intensité sur la puissance.
Traçons Pchm=E*I et P=(E-rI)*I
(fichier « influence I »)
On constate que la puissance est maximale pour
une valeur de l’intensité. Si l’intensité est trop
élevée, la puissance transférée chute ( perte par
effet joule augmente).
2. Influence de la valeur de la résistance du circuit.
Fichier « influence R »
On constate que la puissance
transférée au circuit est maximale
pour R = r.
Ensuite, la puissance transférée
au circuit diminue si la résistance
du circuit augmente.

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Dans le cas d’un générateur idéal, la puissance est maximale pour une résistance nulle.
Pour réaliser un chauffage, on veut une puissance transférée élevée ; on va donc prendre une valeur
de résistance faible (0,58 Ω pour un four).
3. Influence de la valeur de la fem sur la puissance.
Fichier « influence E »
La puissance augmente sous la forme d’un
carré.
4. Influence de la valeur de la résistance interne de la fem sur la
puissance.
Fichier « influence r »
La puissance utilisable par le circuit diminue si
la résistance interne augmente ( l’effet joule
augmente alors).