Extrait

Term STI – Génie électrotechnique
Physique appliquée
LIVRE DU PROFESSEUR
Extrait

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© Nathan / VUEF. La photocopie non autorisée est un délit
Sommaire
Livre
élève
1. Énergétique ........................................................................................................... 7
2. Études des circuits linéaires en régime sinusoïdal à l’aide
des nombres complexes ......................................................................................... 17
3. Le modèle du transformateur monophasé de tension parfait ................................. 29
4. Le transformateur monophasé de tension réel ....................................................... 37
5. Systèmes triphasés équilibrés ................................................................................. 51
6. Puissances en triphasé ........................................................................................... 61
7. La machine synchrone triphasée ............................................................................ 69
8. Le moteur asynchrone triphasé .............................................................................. 83
9. La génératrice et le moteur à courant continu à excitation indépendante .............. 97
10. Le moteur à courant continu à excitation série ...................................................... 111
11. Le redressement non commandé monophasé ........................................................ 119
12. Le redressement commandé monophasé ............................................................... 131
13. Le hacheur de tension ........................................................................................... 153
14. Les onduleurs autonomes de tension ..................................................................... 169
15. Fonctions de l’électronique .................................................................................... 183
16. Les multimètres numériques .................................................................................. 199
17. Les systèmes commandés ...................................................................................... 203
Édition : Patrick Gonidou
Coordination artistique : Évelyn Audureau
Fabrication : Jean-Marie Jous
Composition : JPM
© Nathan / VUEF, 2001 - 9, rue Méchain - 75014 Paris
ISBN : 2-09-178938-0

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© Nathan / VUEF. La photocopie non autorisée est un délit
Énergétique
Correction des travaux pratiques page 11
Préparation
1) Le circuit constitué par la source de tension E, la résistance R, l’interrupteur K1et le
condensateur C est le circuit de charge du condensateur.
2) .
3) Le condensateur étant chargé, on ouvre K1. En fermant alors K2, on permet au conden-
sateur de se décharger à travers l’induit du moteur.
4) Pour soulever une masse md’une hauteur h, il faut fournir une énergie .
5) Le condensateur fournit de l’énergie électrique au moteur qui fournit de l’énergie méca-
nique à la masse m. Lorsque ces échanges d’énergie se font sans perte, on a : .
6) On a donc : 1 –
2CE
2= mgh d’où .
Mesures
C= ⇒.
Correction des applications directes page 12
Travail moteur et travail résistant
Figure 1 : la force F
→participe au déplacement du solide ; son travail est donc moteur.
On peut également écrire que W= F· AB · cos
α ; ici, on voit que 0 < α < 90° d’où cos α > 0,
soit W> 0 : le travail est moteur.
Figure 2 : la force F
→s’oppose au déplacement du solide ; son travail est donc résistant.
On peut également écrire que W= F· AB · cos
α ; ici, on voit que 90° < α < 180°, d’où
cos
α < 0, soit W< 0 : le travail est résistant.
1
C= 5 833 µF
2 ×200 ×10–3 ×10 ×21 ×10–2
(12)2
B
C= 2mgh
E2
Wc= Wm
Wm= mgh
Wc= 1 –
2CE
2
A

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Signe du travail d’une force
1)
α est l’angle entre les vecteurs F
→et AB →
.
2) a) 0° < α < 90° d’où cos α > 0.
b) 90° <
α < 180° d’où cos α < 0.
3) a) W= F· AB · cos
α avec cos α > 0, d’où W> 0 : le travail de F
→est moteur.
b) W= F· AB · cos
α avec cos α < 0, d’où W< 0 : le travail de F
→est résistant.
Travail moteur et travail résistant
Figure 4 : la force P
→s’oppose au mouvement du solide ; son travail est donc résistant.
On peut également examiner le signe de cos
α : 90° < α < 180° d’où cos α < 0
d’où W< 0 : le travail est résistant.
Figure 4 Figure 5
Figure 5 : la force P
→agit dans le sens du mouvement du solide ; son travail est donc moteur.
On peut également examiner le signe de cos α: 0° < α< 90° d’où cos α> 0
d’où W> 0 : le travail est moteur.
→
P
α
Le solide glisse vers le bas.
→
P
Le solide est tiré vers le haut
par un fil.
Fil
α
3
→
F
→
F
Sens de déplacement
a)
A
B
α
α
→
F
→
F
Sens de déplacement
b)
B
A
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Influence de la masse d’une poulie
a) Lorsque la poulie a une masse négligeable, elle n’absorbe aucune énergie : l’énergie méca-
nique du moteur est absorbée entièrement par la masse.
b) Lorsque la poulie a une masse non négligeable, elle absorbe une partie de l’énergie méca-
nique du moteur, l’autre partie étant absorbée par la masse.
Sens de transfert de l’énergie
1) L’ opérateur fournit de l’énergie à la masse Mpour la faire monter.
2) La masse Mentraîne la main de l’opérateur et lui fournit donc de l’énergie.
Représentation d’un couple de forces
FA= FB= 40 N : 40 N sont représentés par une longueur égale à 1 cm.
Distance entre droites d’action
La distance dentre les droites d’action de F1
→
et F2
→
se détermine sur
la perpendiculaire commune à ces deux droites.
Influence de la distance sur le moment
1) Par expérience, on remarque qu’une manivelle avec un bras d’ac-
tion long est plus efficace pour dévisser un écrou. C’est donc l’opé-
rateur qui place ses mains aux extrémités AB de la manivelle qui
dévissera plus facilement l’écrou.
2) Le moment du couple de forces est plus important lorsque la distance dest plus grande :
l’effet sur l’écrou sera le plus important lorsque d= AB.
8
Axe
fixe
A
B
d
F
1
→
F
2
→
7
Sens de rotation de la manivelle
Vue de gauche
Axe
A
B
F
B
→
F
A
→
6
5
4