TD1 étude de circuits

Sciences Appliquées chap 2
TD1 étude de circuits en continu–
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EXERCICE 1- CIRCUITS SIMPLES.
Analyse du circuit :
Refaire le schéma sur votre cahier – faire apparaître en vert les informations de l'énoncé
repérer noeud, branche, maille
définir aux bornes de chaque dipôle la tension et le courant – faire apparaître en rouge les
informations manquantes
étude du circuit :
appliquer les lois de Kirchhoff
souligner sur chaque équation en vert les grandeurs connues et en rouge les grandeurs à calculer
déterminer toutes les tensions et tous les courants
Utiliser les relations des ponts diviseurs pour retrouver vos résultats
CIRCUIT 1.
Ra=100 Ω
Rb=300 Ω
U=400V
I
CIRCUIT 2.
U=20V
R1=1k Ω
R2=5k Ω
I2
I1
I
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TD1 – étude de circuits en continu
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EXERCICE 2 – CIRCUITS COMPLEXES.
Analyser un circuit électrique.
Étudier le circuit électrique.
Utiliser éventuellement les relations des ponts diviseurs pour retrouver les résultats.
CIRCUIT 3.
U=400V
Rc=200 Ω
Ra
Rb
Questions préliminaires :
Comparer la tension Ub aux bornes de Rb à celle du circuit 1.
Comparer le courant I à celui du circuit 1.
CIRCUIT 4.
It Ir
V=230V
I0
R
r
= 230 Ω
Rl=150 Ω
R0=1580 Ω
RL=3500Ω
Question préliminaire :
Classer les courants circulants dans les résistances par
ordre croissant
CIRCUIT 5.
E2
R2
R1
RC
E1
I1
ICI2
On donne les caractéristiques des dipôles du circuit 5 :
E1=20V ; R1=100 Ω
E2=10V ; R2=200Ω
RC=200 Ω
Questions bilan :
Calculer les puissances électriques des sources E1 et E2 ainsi
que de RC.
Préciser si chacun de ces dipôles reçoit ou consomme de la
puissance électrique. Justifier vos réponses.
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EXERCICE 3 - CIRCUIT 6 – PROBLÈME.
DC/DC
Vr=230V Vch
Ich
ItIr
V20
R0=2500 Ω
RL=1700Ω
RS=0.13Ω
On s'intéresse au circuit n°6 contenant un convertisseur DC/DC.
L'alimentation du circuit fournit une tension Vr=230V.
Le convertisseur DC/DC est idéal : il ne consomme pas de puissance. Le convertisseur DC/DC
permet de transformer la tension d'entrée continue en une tension continue proportionnelle. Pour ce
convertisseur DC/DC, on a la relation
Vout =α Vin
, où
Vin
est la tension à l'entrée du convertisseur,
Vout
est la tension de sortie du convertisseur,
α
est appelé le « coefficient de proportionnalité ».
Une charge non représentée
Rch
est branchée à la sortie de ce montage. On sait que cette charge
appelle normalement un courant de 2A lorsque sa tension est de 24V.
1. Calculer la résistance de charge
Rch
.
2. Refaire sur votre copie le montage en faisant apparaître la résistance
Rch
.
3. Que vaut la tension d'entrée appliquée au convertisseur DC/DC ?
4. On veut que la tension en sortie du convertisseur soit de 24V, montrer qu'il faut que
α=0.104
.
5. Sur le schéma de votre copie, définir pour chaque composant du circuit la tension et le courant.
Écrire en vert les informations connues et en rouge les informations inconnues.
6. Appliquer les lois de Kirchhoff à ce circuit. Souligner en vert les informations connues et en
rouge les informations inconnues.
7. Calculer le courant
Ich
. En déduire la tension
Vch
aux bornes de
Rch
.
8. Calculer la puissance
Pout
disponible en sortie du convertisseur DC/DC.
9. En déduire la puissance
Pin
en entrée du convertisseur. Calculer alors le courant
It
.
10. Calculer le courant
Ir
.
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EXERCICE 4.
Traduire l'énoncé par un circuit électrique.
Analyser et Étudier ce circuit électrique.
CIRCUIT 7.
On se propose de recharger une batterie contenant 60 accumulateurs ayant chacun une résistance
interne de
5m Ω
. La force électromotrice d'un accumulateur est 1.8V au début de la charge et
2.3V à la fin. On désire avoir un courant de charge constant de 10A.
1. Calculer les tensions à appliquer à la batterie en début et en fin de charge.
Le générateur servant à la charge a une force électromotrice de 150V et une résistance interne de
0.2 Ω
.
2. Calculer la résistance
XD
à placer en série au début de la charge pour respecter le courant de
charge.
3. Calculer la valeur nécessaire
XF
de cette résistance en fin de charge.
CIRCUIT 8.
Un générateur de force électromotrice
E1=130V
et de résistance interne
R1=0.5 Ω
alimente 2
récepteurs en série :
➢une résistance R
➢un moteur de force électromotrice
E2=90V
et de résistance
R2=1Ω
.
1. Calculer quand
R=11 Ω
l'intensité du courant dans le circuit et les tensions aux bornes de
chaque récepteur.
2. On désire que le moteur fournisse une puissance électromécanique de 900W. Quelle doit être la
valeur de
R
?
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CIRCUIT 9.
Une ligne de cuivre (résistivité
ρCu=1.6×10−8Ω. m
) de 100m de long (2 conducteurs) et une
section de 6.4mm² relie un générateur (
E1=235V , R1=1.2 Ω
) à un moteur (
E2=196V , R2=1.3 Ω
).
Calculer :
1. la résistance de la ligne,
2. l'intensité du courant de ligne,
3. la chute de tension et les pertes par effet Joule dans la ligne,
4. la tension appliquée au moteur.
CIRCUIT 10.
Un générateur (
E1=15V , R1=0.4 Ω
) alimente une résistance
R=2.1Ω
en série avec une
batterie d'accumulateurs (
E2=6V , R2=0.5Ω
).
1. Calculer l'intensité du courant dans le circuit.
2. Calculer la tension aux bornes de chaque appareil.
3. Calculer la résistance X à placer en parallèle à la batterie pour que le courant de celle ci soit nul.
4. Calculer alors le courant fourni par le générateur.
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