Ec2 : DIPOLES ELECTROCINETIQUES

PCSI Physique
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Ec2 : D IPOLES ELECTROCINETIQUES
On appelle dipôle électrique, tout dispositif électrique relié à l’extérieur par deux bornes.
On les distingue des multipôles qui disposent de plus d’une paire de bornes (ex : transistors, amplificateurs
opérationnels…)
Dans le cadre de l’A.R.Q.S., le courant qui entre dans un dipôle par une borne est égal à celui qui sort par
l’autre.
On introduit dans ce chapitre les outils nécessaires à la caractérisation des dipôles qui constitueront plus tard
les circuits étudiés. Pour pouvoir analyser plus simplement leur comportement, nous modéliserons le
fonctionnement des dipôles usuels puis de leurs associations.
I. O UTILS DE DESCRIPTION DES DIPOLES ELECTRIQUES .
1. Conventions d’orientation d’un dipôle.
2. Caractéristique courant - tension d’un dipôle.
a. Définition
b. Caractères particuliers des dipôles
c. Résistances statique et dynamique d’un dipôle autour d’un point de fonctionnement
d. Réseaux de caractéristiques
3. Energie électrique échangée par un dipôle.
II. M ODELISATION DE QUELQUES DIPOLES USUELS .
1. Dipôles passifs.
a. Résistor
b. Bobine
c. Condensateur
d. Diodes
2. Dipôles actifs.
a. Sources idéales
b. Electromoteurs : modèle de Thévenin et modèle de Norton
III. A SSOCIATIONS DE DIPOLES .
1. Association série.
2. Association parallèle.
3. Ponts diviseurs.
IV. P OINT DE FONCTIONNEMENT .
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Objectifs
Savoirs :
Connaître les modèles des dipôles passifs usuels : résistor, bobine idéale ou réelle,
condensateur idéal ou réel et relier pour chacun, u(t) et i(t).
Connaître les dipôles équivalents aux associations (série ou parallèle) de résistors, de
bobines idéales, de condensateurs idéaux.
Savoirs faire :
Savoir exprimer pour tout dipôle électrique, en tenant compte de son orientation, la
puissance ou l'énergie électrique reçue ou fournie.
Savoir tracer la caractéristique courant-tension statique d'un dipôle et l'utiliser pour
déterminer : tension à vide, courant de court-circuit, résistances statique ou dynamique, un
point de fonctionnement et la nature du dipôle (passif/actif, linéaire/non-linéaire,
symétrique/polarisé).
Savoir reconnaître et caractériser un générateur de Thévenin ou de Norton et savoir les
échanger.
Pouvoir déterminer graphiquement et analytiquement le point de fonctionnement d'un
circuit.
Connaître et savoir utiliser le pont diviseur de tension et le pont diviseur d’intensité.
Questions de cours
1. Relier tension et intensité pour : une résistance, une bobine idéale puis réelle, un condensateur
idéal puis réel. Tracer la caractéristique courant – tension de chacun de ces dipôles.
2. Quels sont les équivalents et les caractéristiques de l’association série (resp. parallèle) de
résistances ? de l’association série (resp. parallèle) de bobines idéales ? de l’association série
(resp. parallèle) de condensateurs idéaux ?
3. Définir les termes :
caractéristique courant-tension statique (resp. dynamique) ;
tension à vide ; courant de court-circuit ; résistance statique (resp. dynamique) ;
point de fonctionnement ;
dipôle (passif/actif , linéaire/non-linéaire , symétrique/polarisé).
4. Qu’appelle-t-on source idéale de courant ? Source idéale de tension ? Tracer leur caractéristique
courant – tension. Dans quelle zone ces dipôles sont-ils générateurs ?
5. Qu’appelle-t-on dipôle électromoteur ? Tracer leur caractéristique courant – tension puis
présenter les deux modèles utilisés (Thévenin et Norton) pour ce type de dipôle en précisant leur
équivalence. Justifier cette équivalence.
6. Exposer avec précision l’aspect énergétique d’un dipôle : travail élémentaire reçu, énergie reçue
et puissance reçue. Préciser la signification du signe de ces grandeurs ?
7. Présenter et démontrer les résultats relatifs aux ponts diviseurs.
8. A quelle condition est-on en droit d’appliquer un pont diviseur de tension ?
9. A quelle condition est-on en droit d’appliquer un pont diviseur d’intensité ?