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Récepteurs et générateurs électriques Exercice 1 1 Le rendement du moteur est η = Pu / Pe = 3,0 / 8,0 = 0,38 = 38 2 La puissance électrique reçue par le

récepteur convention générateur lois de Kirchhoff loi des nœuds loi des mailles générateurs régime continu pont diviseur de tension Généralités sur les circuits

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charges et les générateurs/récepteurs qu'elles traversent o Pour tous les où U est la tension positive aux bornes du récepteur/générateur, I l'intensité du

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Exercice n°1 Le circuit de la figure ci-dessous comporte un générateur idéal G de force 1) Définir la force contre électromotrice d'un récepteur Exercice n°2

Récepteurs et générateurs électriques

Exercice 1

1. Le rendement du moteur est =P

u /P e =3,0 / 8,0 = 0,38 = 38%

2. La puissance électrique reçue par le moteur a pour expression: P

e =U.I => I = P e /U=8,0 / 7,2 = =1,1A

3. La puissance dissipée par effet joue dans le moteur s'écrit: P

J =r.I 2 =1,8 x 1,1 2 =2,2W

4. La puissance électrique reçue par le moteur est répartie de la façon suivante:

5. D'après le principe de la conservation de l'énergie:

P e =P u +P j +P p => P p =P e -P u -P j =8,0 - 3,0 - 2,2 =2,8W

6. Soit E' la force contre-électromotrice du moteur.

P u +P p =E'.I => E' = P u +P p /I=3,0 + 2,8 / 1,1 =5,3V

Exercice 2

1. Le bilan de puissance de la dynamo sera représenté de la façon suivante:

Avec P

m :Puissance mécanique fournie à la dynamo P e :Puissance électrique fournie par le dynamo aux récepteurs P p

:Puissance dissipée sous formes de pertes (effet Joule, frottements et phénomènes électromagnétiques).

La puissance électrique fournie par la dynamo aux récepteurs qu'elle alimente est: P e =U.I = 60 x 12 =720W

2. Le rendement de la dynamo pour expression:

=P e /P m => P m =P e /=720 / 0,80 =900W

3. D'après le principe de la conservation de l'énergie:

P m =P e +P p => P m =P e +2.P J => P J =P m -P e /2=900 - 720 / 2 = 90W Soir r la résistance des enroulements conducteurs de la dynamo. P J =r.I 2 => r = P J /I 2 =90 / 12 2 =0,63

4. L'énergie perdue autrement que par effet Joule est perdue par frottements et à cause de phénomènes

électromagnétiques qui ont lieu à l'intérieur de la dynamo.

Exercice 3

1. La tension aux bornes de la batterie est obtenue en appliquant la loi d'ohm aux bornes d'un récepteur:

U = E - r.I = 12,40 -35,00.10

-3 x 1,720 =12,34V

2. Soit W

e l'énergie transférée par la batterie aux feux de position. W e =U.I.t=12,34 x 1,720 x 24 x 3600 =1,834.10 6 J

3. La capacité de la batterie est C=40,00A.h,soit C=40x3600=1,44.10

C.L'énergie disponible est donc:

W dis = C.E = 1,44.10 5 x12,40 =1,786.10 6 J

La capacité de la batterie étant inférieure à l'énergie théoriquement consommée, la batterie sera totalement épuisée

par le fonctionnement des feux de position et le conducteur ne pourra pas démarrer normalement à son retour.

4. La tension aux bornes de la batterie est U=12,34V et l'intensité qu'elle débite est I=1,720A.Or sur une

automobile, les récepteurs sont branchés en dérivation (lorsqu'une ampoule est grillée, les autres continuent de

fonctionner). Chacun des quatre feux de position est donc parcouru par un courant I 1 =I/4.La puissance nominale des lampes u tilisées est donc: P = U.I 1 =U.I / 4 = 12,34 x 1,720 / 4 =5,31W

Exercice 4

1. Rappel:d'après la convention récepteur, le courant "descend" les potentiels.

U AB >0 => V A -V B >0 => V A >V B

Le potentiel électrique du point A est plus élevé que le potentiel électrique du point B.

Donc lecourant se déplace de A vers B (car le courant descend les potentiels, c'est à dire qu'il se déplace des

potentiels les plus élevés vers les potentiels les plus bas).

2. Résistance du conducteur ohmique:

D'après la loi d'ohm, U

AB = R.I => R = U AB / I = 2,50 / 47,0.10 -3 =53,2

3. Un conducteur ohmique est un dipôle passif. Toute l'énergie électrique qu'il reçoit est transformée en énergie

thermique par effet Joule. On en déduit que: W e =Q J Or W e =U AB .I.tet I = U AB / R => W e =U AB2 .t/R=4,0 2 x5x60 /53,2 =90,2J

Exercice 5

1. Résistance du conducteur ohmique:

On applique la loi d'ohm aux bornes du conducteur ohmique:

U=R.I => R = U / I = 7,50 / 3,4.10

-3 =320,5. On remarquera que Rest le coefficient directeur de la caractéristique.

2. Tension à ses bornes pour I=15mA:

D'après la loi d'ohm, U = R.I = 320,5 x 15.10

-3 =4,81V

3. Énergie dissipée

W e =U.I.tavec => I = U / R = U 2 .t/R=8,0 2 x15 x 60 / 320,5 =180J

Exercice 6

1. Ces deux indications sont généralement fournies par le fabriquant du composant.

330représente la résistance R du conducteur ohmique (R=330).

0,5W représente la puissance électrique maximale admissible par ce conducteur ohmique (P

max =0,5W).

2. Lorsque le composant reçoit la puissance électrique maximale admissible, il est parcouru par le courant

maximal qu'il peut supporter. P max = R.I max2 => I max2 =P max / R = 0,5 / 330 = 0,00151 I max = 3,89.10 -2

A(38,9mA)

3. Lorsque le composant reçoit la puissance électrique maximale admissible, la tension à ses bornes est la tension

maximale qu'il peut supporter. P max = U 2max / R => U 2max = P max . R = 0,5 . 330 = 115 => U max = 12,8V 4 .Le calcul est identique au 2. P max = R.I max2 I max2 =P max / R = 0,25 / 330 => I max =2,75.10 -2

A=27,5mA

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