TD02_EC2_Circuit Elec en Régime Stationnaire_Part2

TSI1 – TD2 : EC2 – Circuit Electrique en régime stationnaire – Part2
TD2
TD2 : EC2
EC2 – Circuit Electrique en Régime Stationnaire – Part2
Part2
Compétence 1 : Calculer des puissances et faire des bilans de puissance
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 1.1 : Bilans
Bilans de puissance
I
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 :
r
R
U
U
E
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
I’
5.
Faire de même avec le second circuit (I0 = 2,0A)
r
R
10Ω
30Ω
Exercice
Exercice 1.
1.2 : Energie contenue dans une batterie
I0
I
Exercice 2.3 : Méthode algébrique
Reprendre la question 4 de l’exercice précédent, et retrouver le point de fonctionnement
par une méthode algébrique
Compétence 3 : Modéliser des dipôle linéaires par des MET
MET ou MEN
Exercice 3.1 : Méthode graphique et linéarisation
I
On considère le générateur ci-contre, dont on a relevé la
caractéristique ci-dessous :
On lit sur une batterie de voiture les indications suivantes : 12V, 70Ah.
U
1.
En sachant que la charge élémentaire est e = 1.6 ×10−19C , 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 ?
1.
Sur quel intervalle la courbe peut-elle être considérée linéaire ?
3.
Dans les mêmes conditions, quelle est l’énergie qu’elle fournit pendant une heure ?
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 Rlim permettant de rester dans le domaine linéaire.
U(V)
I(mA)
Compétence 2 : Déterminer
Déterminer un point de fonctionnement
Exercice 2.1
2.1 : Méthode Expérimentale
1
0.46
8.6
2
8.2
4
8.0
5
7.8
6
7.6
7
7.4
8
7.2
9
7.0
10
6.5
11
5.0
12
2.5
13
Appliquer le théorème de Thévenin pour trouver les MET des schémas suivants :
{ E , r}
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 :
0
0.00
8.8
1
Exercice 3.2 : Théorème de Thévenin
Voir TP…
Exercice 2.2 : Méthode graphique
Tension (en V)
Intensité (en A)
9
0
2
0.65
4
0.92
6
1.13
8
1.30
R1
A
A
E
10
1.45
R3
12
1.60
R2
E1
B
HECKEL - 1/2
R1
R2
E2
B
0.0
14
TSI1 – TD2 : EC2 – Circuit Electrique en régime stationnaire – Part2
Exercice 3.3 : Méthode avec équivalence MET/MEN
Exercice 4.2
4.2 : Autre comparaison
Retrouver les MET, puis les MEN des dipôles de l’exercice précédent
Déterminer les expressions de I1 et de I2 :
Trouver les MET, puis les MEN des dipôles suivants :
1. Avec les lois de Kirchhoff
A
I0
R0
R0
E0
A
I0
R0
r0
E0
B
A
I0
E0
R
E1
3. Avec le théorème de superposition
E2
Déterminer l’expression de I dans les circuits ci-dessous, en utilisant la méthode la plus
rapide. Essayer le théorème de Millman…
A
0,6A
2. Avec une réduction du circuit
Exercice 4.3
4.3 : Théorème de Millman
40V
40Ω
I0
2R
B
Réduire le dipôle AB suivant à un seul générateur de Thévenin, puis de Norton :
40Ω
2R
I2
4. Quel est le plus simple ?
B
15Ω
R
I1
0,4A
R1
80Ω
R1
R2
R3
N
20V
100V
25Ω
I
B
E1
20V
E2
r
I
R2
E1
E3
R
E2
Même chose avec ces cas un peu moins évidents :
I0
A
R0
I0
A
R0
E0
B
A
I0
E0
B
R0
A
I0
E0
Exercice 4.4 : Utilisation du MEN d’un générateur
R0
B
B
Plus d’exemples : Voir Exercices Techniques 1 : Equivalence MET/MEN
Déterminer les valeurs des tensions et des intensités des courants pour les circuits des
deux figures avec interrupteur fermé ou ouvert. Données : I0 = 1,0A ; r = 1,0Ω ; R = 3,0Ω
U
U
I0
Compétence 4 : Etude de circuits en régime stationnaire
Exercice 4.1 : Comparaison de différentes méthodes
Déterminer l’expression de I dans le circuit ci-contre :
r
R1
I
R
I0
UR
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 ?
R2
E
HECKEL - 2/2
I0
r
I
K
UK
I
R
K
UR
UK