TD02_EC2_Circuit Elec en Régime Stationnaire_Part2

TSI1 – TD2 : EC2 – Circuit Electrique en régime stationnaire – Part2
HECKEL - 1/2
Compétence 1 :
Compétence 1 : Compétence 1 :
Compétence 1 : Calculer des puissances et faire des bilans de puissance
Calculer des puissances et faire des bilans de puissanceCalculer des puissances et faire des bilans de puissance
Calculer des puissances et faire des bilans de puissance
Exercice
ExerciceExercice
Exercice 1.1
1.1 1.1
1.1 :
::
: Bilan
Bilan Bilan
Bilans
ss
s de puissance
de puissance de puissance
de puissance
On considère un générateur de fém E = 10V et de
résistance interne r = 5Ω alimentant un résistor de résistance
5Ω, comme sur le schéma ci-contre :
1. Déterminer les expressions de U et I.
2. Calculer les puissances dissipées par effet Joule
3. Faire un bilan de puissance pour l’ensemble du circuit
4. En déduire la puissance fournie par le générateur
5. Faire de même avec le second circuit (I 0 = 2,0A)
Exerci
ExerciExerci
Exercice 1
ce 1ce 1
ce 1.
..
.2
22
2 :
: :
: Energie contenue dans une batterie
Energie contenue dans une batterieEnergie contenue dans une batterie
Energie contenue dans une batterie
On lit sur une batterie de voiture les indications suivantes : 12V, 70Ah.
1. En sachant que la charge élémentaire est
19
1.6 10
e C
−
= ×
, quel est le nombre total
d’électrons que cette batterie peut faire circuler dans le circuit.
2. En supposant que la tension reste constante égale à 12V, quelle est la puissance fournie
par la batterie si elle débite 70A ?
3. Dans les mêmes conditions, quelle est l’énergie qu’elle fournit pendant une heure ?
Compétence 2 :
Compétence 2 : Compétence 2 :
Compétence 2 : Dét
DétDét
Déterminer un point de fonctionnement
erminer un point de fonctionnementerminer un point de fonctionnement
erminer un point de fonctionnement
Exercice 2
Exercice 2Exercice 2
Exercice 2.1
.1.1
.1 :
: :
: Méthode Expérimentale
Méthode ExpérimentaleMéthode Expérimentale
Méthode Expérimentale  Voir TP…
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 2.2
2.22.2
2.2 :
: :
: Méthode graphique
Méthode graphiqueMéthode graphique
Méthode graphique
Soit un générateur de fém E = 12V et de résistance interne 2Ω.
On branche sur celui-ci une lampe dont on a relevé la
caractéristique dans le tableau suivant :
Tension (en V) 0 1 2 4 6 8 10 12
Intensité (en A) 0.00 0.46 0.65 0.92 1.13 1.30 1.45 1.60
1. Faire le schéma électrique de cette association, en précisant les conventions
2. Tracer les caractéristiques des 2 dipôles sur le même graphique
3. Déterminer le point de fonctionnement par une méthode géométrique
4. On branche maintenant un chauffage qui se comporte comme un résistor de résistance
R=8Ω. Déterminer, toujours par une méthode graphique le point de fonctionnement
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 2.3
2.32.3
2.3 :
: :
: Méthode algébrique
Méthode algébriqueMéthode algébrique
Méthode algébrique
 Reprendre la question 4 de l’exercice précédent, et retrouver le point de fonctionnement
par une méthode algébrique
Compétence
Compétence Compétence
Compétence 3
33
3 : Modéliser des
: Modéliser des : Modéliser des
: Modéliser des dipôle linéaires par des M
dipôle linéaires par des Mdipôle linéaires par des M
dipôle linéaires par des MET ou MEN
ET ou MENET ou MEN
ET ou MEN
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 3
33
3.
..
.1
11
1 :
: :
: Méthode graphique et linéarisation
Méthode graphique et linéarisationMéthode graphique et linéarisation
Méthode graphique et linéarisation
On considère le générateur ci-contre, dont on a relevé la
caractéristique ci-dessous :
1. Sur quel intervalle la courbe peut-elle être considérée linéaire ?
2. Trouver les MET et MEN de ce générateur
3. Le générateur alimente un résistor de résistance R=2,2kΩ. Déterminer graphiquement
le point de fonctionnement
4. Déterminer la valeur limite R lim permettant de rester dans le domaine linéaire.
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 3
33
3.
..
.2
22
2 :
: :
: Théorème de Thévenin
Théorème de ThéveninThéorème de Thévenin
Théorème de Thévenin
 Appliquer le théorème de Thévenin pour trouver les MET des schémas suivants :
U(V) 9 8.8 8.6 8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 6.5 5.0 2.5 0.0
I(mA) 0 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
TD
TDTD
TD
2
22
2
:
: :
:
EC
ECEC
EC
2
22
2
–
––
–
Circuit Electrique en Régime Stationnaire
Circuit Electrique en Régime Stationnaire Circuit Electrique en Régime Stationnaire
Circuit Electrique en Régime Stationnaire
–
––
–
Part
Part Part
Part
2
22
2
{
}
,
E r
U
I
U
I
R
r
E
U
I
0
I
R
r
I’
30
Ω
1
0
Ω
R
1
R
2
E
A
B
R
3
E
2
R
2
E
1
R
1
A
B

TSI1 – TD2 : EC2 – Circuit Electrique en régime stationnaire – Part2
HECKEL - 2/2
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 3
33
3.
..
.3
33
3 :
: :
: Méthode avec équivalence MET/MEN
Méthode avec équivalence MET/MENMéthode avec équivalence MET/MEN
Méthode avec équivalence MET/MEN
 Retrouver les MET, puis les MEN des dipôles de l’exercice précédent
 Trouver les MET, puis les MEN des dipôles suivants :
 Réduire le dipôle AB suivant à un seul générateur de Thévenin, puis de Norton :
 Même chose avec ces cas un peu moins évidents :
 Plus d’exemples : Voir Exercices Techniques 1 : Equivalence MET/MEN
Compétence 4 : Etude de circuits en régime stationnaire
Compétence 4 : Etude de circuits en régime stationnaireCompétence 4 : Etude de circuits en régime stationnaire
Compétence 4 : Etude de circuits en régime stationnaire
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 4
44
4.
..
.1
11
1 :
: :
: Comparaison de différentes méthodes
Comparaison de différentes méthodesComparaison de différentes méthodes
Comparaison de différentes méthodes
Déterminer l’expression de I dans le circuit ci-contre :
1. Avec les lois de Kirchhoff
2. Avec les équivalences MET/MEN (Réduction du circuit)
3. Avec le théorème de superposition
4. Quel est le plus simple ?
Exercice 4.
Exercice 4.Exercice 4.
Exercice 4.2
22
2 :
: :
: Autre comparaison
Autre comparaisonAutre comparaison
Autre comparaison
Déterminer les expressions de I 1 et de I 2 :
1. Avec les lois de Kirchhoff
2. Avec une réduction du circuit
3. Avec le théorème de superposition
4. Quel est le plus simple ?
Exercice 4.
Exercice 4.Exercice 4.
Exercice 4.3
33
3 : Théorème de Millman
: Théorème de Millman: Théorème de Millman
: Théorème de Millman
Déterminer l’expression de I dans les circuits ci-dessous, en utilisant la méthode la plus
rapide. Essayer le théorème de Millman…
Exercice
Exercice Exercice
Exercice 4
44
4.
..
.4
44
4 :
: :
: Utilisation du
Utilisation du Utilisation du
Utilisation du M
MM
MEN d’un générateur
EN d’un générateurEN d’un générateur
EN d’un générateur
Déterminer les valeurs des tensions et des intensités des courants pour les circuits des
deux figures avec interrupteur fermé ou ouvert. Données : I 0 = 1,0A ; r = 1,0Ω ; R = 3,0Ω
40
Ω
100V
40
Ω
20V
20V
25
Ω
15
Ω
40V
0,6A
0,4A
80
Ω
A
B
r
I
I
0
K
R
U
R
U
K
U
r
I
I
0
K
R
U
R
U
K
U
R
2
E
I
I
0
R
1
E
2
2R
E
1
2R
I
0
R
I
1
I
2
R
E
1
R
R
1
R
3
E
3
I
E
2
R
2
N
E
1
r
R
1
R
2
E
2
I
I
0
R
0
A
B
I
0
R
0
A
B
E
0
I
0
R
0
A
B
E
0
I
0
R
0
A
B
E
0
I
0
R
0
A
B
E
0
I
0
R
0
A
B
E
0
I
0
R
0
A
B
E
0
r
0