[PDF] Comportement globale dun circuit électrique

un circuit électrique Exercice 1 : Un générateur - P ŃMP ŃP PP 2B 1- Calculer la puissance électrique produite, la puissance électrique dissipée par effet Joule à P MP P M MŃ ŃP PMN P N MPB 2- FMŃ PO P P nérateur au circuit extérieur pendant une heure de fonctionnement. Correction 1- Calcul des puissances : -Puissance électrique produite par le générateur : - -Puissance électrique dissipée : -- -Puissance électrique utilisable entre les bornes du générateur est la différence entre les deux puissances précédentes : - 2- Calcul des énergies : -Energie thermique dissipée en 1 h : ----- - -Energie électrique fournie en 1 h : ------ Exercice 2 : IMP M ŃMMŃPP PMMP M O M N MP P : - 1- Déterminer la f.é.m. E et la résistance interne r de ce générateur. 2- On effectue ensuite une étude énergétique dans le cas où le générateur fonctionne durant 10 minutes. La tension à ses bornes est 1V. 2-1- FMŃ M P ÓB 2-2- FMŃ M générateur au reste du circuit. 2-3- FMŃ ŃP B 2-4- Calculer le rondement de ce générateur, conclure.

Correction 1- La f.é.m. du générateur : Valeur de la tension pour - soit La résistance interne du générateur : - 2-1- I M P Ó M MP : Calculons MN PP qui traverse le générateur quand la tension à ses bornes est 1V : --- ----- 2-2- I M ŃŃP M MP P : ----- 2-3- I ŃP PPM M MP : ------ 2-4- Le rondement électrique du générateur : ---- Conclusion : le rondement de la pile est médiocre. Exercice 3 : Un circuit électrique comporte un générateur - et un électrolyseur - - . 1- Déterminer le point de fonctionnement du circuit. 2- Calculer la puissance électrique engendrée par le générateur, la puissance que peut Ń ŃP P M MŃ P PM MŃP ŃOB 3- FMŃ P MP P M ŃPB FMŃ nt du circuit. Correction 1- Détermination du point de fonctionnement du circuit : On applique la loi de Pouillet : ---- IM O MP : -- 2-Calcul des puissances : -Puissance engendrée par le générateur : - -IM MŃ M ŃP : --

-La puissance utile : ---- 3- Calcul des rendements : -Pour le générateur : - - - ŃP : -- -Pour le circuit : --- - Remarque : I P ŃŃP P Ń : ------ Exercice 4 : Le moteur M ŃP P P MP M NMPP MŃŃMPB FPP dernière est considérée comme un générateur de f.é.m. et de résistance interne - . 1-1-FMŃ ŃP PM M M NMPP M P M du treuil si ce dernier est PM M ŃMP PP durant . 1-2- En déduire le rondement de la batterie. 2- I P P ŃPMP NŃ NP 630 OMP en . MŃOMP intensité du courant électrique qui traverse le moteur est . 2-1- FMŃ M M ŃP M P ŃMB On donne : 2-2- Quel est le rondement du moteur ? 2-3- En déduire LM BBB du moteur M. 3- La résistance interne du moteur est - . 3-1- FMŃ M P ÓB 3-2- I Ń ŃMP P-il vérifié au niveau du moteur ? Interpréter ce résultat. Correction 1-1- Energie fournie au moteur M : La tension aux bornes du treuil est égale à la tension aux bornes de la batterie, soit : .I -- -- 1-2- Le rondement de la batterie : --

2-1- Energie mécanique = opposé du travail du poids -- 2-2- Rondement du moteur = énergie mécanique / énergie reçue --- 2-3- M BBB = puissance mécanique / intensité du courant Puissance mécanique = énergie mécanique / temps : --- ---- 3-1- Energie dissipée par effet joule : -- 3-2- I Ń ŃP P ŃMB Energie électrique reçue = énergie mécanique +perte joule+ énergie perdue dans les frottements mécaniques. -- - - Exercice 5 : Le montage représenté par le schéma ci-contre comporte : -Un générateur de f.é.m. et de résistance négligeable ; -Un moteur électrique de f.c.é.m. et de résistance interne . -Un conducteur ohmique de résistance R variable ; -Un ampèremètre de résistance interne négligeable. Lorsque la résistance prend la valeur - , MP PP-- et M M - MP indique la valeur - . 1- Trouver la valeur de et de . 2- Déterminer dans chacun des deux cas précédents le rendement du moteur. Conclure.

Correction 1- Calcul des grandeurs caractéristiques du moteur : GM M MPP P : GM M O : - ; ; -------- ----- ----- ---- ------ 2- Détermination des deux rendements : Cas de -- - soit : Cas de - -- soit : - Conclusion : I P P MP MŃ M P PP ŃMP PMB Exercice 6 : On monte en série : - NMPP MŃŃMP Ń ŃPPŃ - et de résistance interne - . - un moteur de force contre-électromotrice et de résistance interne . -un conducteur ohmique de résistance -un ampèremètre de résistance négligeable. 1- Faire un schéma de montage. 2- N P PP ŃMP qui circule dans le circuit est -. Calculer . 3- N P PP ŃMP est . 3-1- Calculer . 3-2- Calculer la puissance reçue par chaque récepteur. 3-3- Faire le bilan de puissance dans le circuit. 3-4- Calculer le rendement du circuit.

Correction 1- Schéma de montage : 2- Calculons La force contre-électromotrice est proportionnelle à la vitesse de rotation, quand on bloque le moteur,- P est équivalent à un conducteur ohmique. GM M P : --- 3-1- Calcul de Quand le moteur tourne, - M P ŃP : -- 3-2- La puissance reçue par le moteur : - -La puissance reçue par le conducteur ohmique : - 3-4- bilan de puissance de circuit : - ---- On vérifier : 3-4- rendement du circuit : -- Exercice 7 : On réalise le montage du document 1 constitué par : G : générateur de force électromotrice - et de résistance interne négligeable. DEL : diode électroluminescence dont la caractéristique est représenté dans le document 2. R : conducteur ohmique de résistance R. IPP ŃMP M M ŃŃP P -.

1- Calculer la puissance reçue par la DEL. 2- Calculer la tension aux bornes du conducteur ohmique. En déduire la valeur de R. 3- Calculer la puissance dissipée par effet Joule dans le conducteur ohmique. 4- Quelle est la valeur que doit prendre R pour protéger DEL. Correction 1- GM M ŃMMŃPP M GI : - - Le courant passe dans la diode donc La puissance reçue par la diode est : --- 2- GM M MPP des tensions : -- La tension aux bornes du conducteur ohmique : ----- 3- puissance dissipée par effet Joule dans le conducteur ohmique : ----- 4- P M MP PP ŃMP P - . GM M MPP P :

--- Il faut que la valeur de R soit supérieur à PP ŃMP P - pour protéger la diode. Exercice 8 : On dispose du circuit suivant : On donne : ; - ; - ; ; ; 1- GP PP PM Ń ŃŃPB 2- Déterminer les puissances électriques reçues par le moteur ainsi que par les deux conducteurs ohmiques. 3- Quel travail électrique est fourni par la pile, au circuit en une heure de fonctionnement ? 4- Déterminer le travail utile effectué par le moteur pendant cette durée. 5- Sous quelle forme est effectué ce travail ? 6- Quelle énergie a été dissipée par effet Joule, dans le moteur, en une heure ? 7- Calculer le rendement du moteur. Correction 1- IPP PM Ń ŃŃP : H MP ŃŃP M M P : ---- 2- Puissance électrique reçue par le moteur : ----- - Puissance électrique reçue par le conducteur ohmique1 : ---- - Puissance électrique reçue par le conducteur ohmique2 : --- 3- travail électrique est fourni par la pile : -------- 4- Travail utile effectué par le moteur pendant une heure : ------

5- H MP PMM M P ŃMB 6- Energie a été dissipée par effet Joule, dans le moteur, en une heure : ------ 7- Rendement du moteur : ---- Soit un rendement de . Exercice 9 : On dispose ŃŃP ŃP ŃMP MP M ŃMMŃPP - , un conducteur ohmique de résistance - et un électrolyseur . IN P B 1- Schématiser le circuit en y incluant MP MP PP PM ŃŃP O P PP M P M N ŃPB 2- IPP ŃMP M M M Ń Ń P M M D00 durée de fonctionnement de 12 minutes. 2-1- M P Ó M ŃŃP OB 2-2- Calculer la résistance interne ŃP M PP ŃMP . 3- On a changé le conducteur ohmique par un nouveau conducteur ohmique. On a maintenant une intensité de 0,35 A qui traverse le circuit. 3-1- FMŃ M M PPM P M MP 20 PB 3-2- FMŃ M M ŃP M ŃŃP M MPeur en 20 minutes. 3-3- FMŃ M PMŃ M ŃŃP O P M P Ó M N ŃP Ń ŃŃPB Correction 1- Schéma du circuit : 2- On a : --- et - ---- 2-1- I M P Ó M ŃŃP O : ------ 2-2- H MP ŃŃP P M M Pouillet :

IM PMŃ P --- 3- On maintenant - et -------- 3-1- I PPM P M MP : ------- 3-2- I ŃP M ŃŃP M MP : --------- 3-3- On peut appliquer la loi de Pouillet puisque le circuit est en série : La nouvelle résistance R : -- I ŃP P M P Ó P ŃŃP O P le moteur. DŃ M P Ó M N ipôles récepteurs de ce circuit : ----------- Exercice 10 : On dispose du circuit électrique suivant : On donne : - ; ; ; - - ; P PP ŃMP P 1- Calculer la tension puis en déduire la tension . 2- Déterminer la puissance reçue par le moteur. 3- Déterminer la puissance utile, transformée sous forme ŃM M PB 4- FMŃ ŃP M 2 heures de fonctionnement. Sous quelle forme est-elle dissipée ?

Correction 1- la tension : Entre les points A et P il y a un ŃŃP O P M M O : -- I ŃŃP P P M M MPP P : La tension : - 2- La puissance reçue par le moteur : -- 3- La puissance utile : --- 4- I ŃP M : ---- Cette énergie est dissipée sous forme de rayonnement et de chaleur. Exercice 11 : On considère le circuit électrique suivant : On donne : - ; -- ; ; ; -- ; - 1- Calculer la résistance équivalente du dipôle AC.

2- GP PP ŃMP PM ŃPB 3- Déterminer la tension . 4- IŃP 1 heures. Quelle énergie électrique a été reçue M ŃP ? 5- Sous quelle forme cette énergie a été transformée ? 6- FMŃ M P Joule par cet électrolyseur en 1 heure de fonctionnement. Correction 1 la résistance équivalente du dipôle AC : et P NMŃO M PMŃ MP ŃP : et sont montés en parallèle la résistance équivalente est : --------- et sont montés en série la résistance équivalent : --- 2- PP ŃMP PM ŃP : On obtient le circuit équivalent suivant : H MP ŃŃP P M M Pouillet : ----- 3- la tension : M M O M N ŃP : --- 4- I ŃP M ŃP : ----- 5- Cette énergie a été transformée en énergie chimique (énergie utile) et en chaleur (perte par effet joule). 6- Energie dissipée par effet Joule par cet électrolyseur en 1 h : -----