Chapitre 39 – Les piles réelles
Une pile réelle Une pile réelle est une pile dont la résistance interne n’est pas négligeable Elle ne peut pas transmettre dans son intégralité l’électromotance ε au circuit La différence de potentiel ∆V aux bornes de la pile réelle dépend du courant I Plus la pile débite un courant élevée,
Piles et Accus - Bienvenue dans la Physique Appliquée
La caractéristique courant-tension d’une pile a l’allure suivante : Le comportement est sensiblement linéaire aux faibles débits (relation classique de type U = E - R×I) ; quand le débit augmente, la résistance interne s’accroît (phénomène lié à la cinétique des réactions chimiques internes)
FORCE ELECTROMOTRICE D’UNE Nom et prénom de l’élève PILE ET
FORCE ELECTROMOTRICE D’UNE PILE ET RÉSISTANCE INTERNE Nom et prénom de l’élève OBJECTIFS -Mesurer la force électromotrice de la pile -Calculer la résistance interne de la pile 1- Mesure de la force électromotrice (f e m) de la pile ① Indiquer le sens du courant et la borne COM du voltmètre
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Une pile fournit une tension appelée force électromotrice (f e m ) Lorsque la pile alimente un circuit, la tension aux bornes de la pile diminue La variation de cette tension est donnée par la relation U = E - r I: C'est la loi d'ohm d'un générateur La valeur r s’appelle la résistance interne de la pile, c’est une caractéristique
INITIATION A LA MESURE - Page daccueil
- une pile montée en opposition avec E, - un galvanomètre G muni d'une résistance de protection variable, - un interrupteur K I - 3 - Manipulation L'interrupteur étant ouvert, l'aiguille du galvanomètre est débloquée et amenée au zéro On donne à la résistance de protection du galvanomètre sa plus grande valeur possible
MÉTHODE SIMPLE POUR LA DÉTERMINATION DE LA SANTÉ DE VOS
Comment mesurer la résistance interne (Ri) Le modèle simplifié d’une atterie est représentée par une pile idéale en série avec sa résistance interne La figure montrée ici représente une seule cellule I R é s i s t a n c e n t e r n e Ri Ce qu’il faut savoir sur la résistance interne d’une atterie:
Générateurs et récepteurs électrochimiques
Optimisation d’une pile : Le but est : - d’optimiser la tension à vide (facteur thermodynamique) - la chute de tension en fonctionnement, due aux surtensions anodique et cathodiques et aux pertes par effet Joule (résistance interne - éviter les réactions parasites (oxydation et réduction du solvant) R32 +– I > 0 U e –
Caractéristique du dipôle actif Exercice 1
3- Déduire du graphe les valeurs de la force électromotrice et de la résistance interne de la pile 4- On relie un générateur linéaire de force électromotrice = , et de résistance interne = , ???? à une portion de circuit comportant un électrolyseur de force contre électromotrice ′= ,
CHAPITRE 12 ASPECTS ÉNERGÉTIQUES DES PHÉNOMÈNES ÉLECTRIQUES
D’après Belin 2019 La tension électrique aux bornes d’une bat-terie nickel-cadmium est de 1,18 V quand elle débite une intensité de 100 mA Cette tension chute à 1,10 V lorsque l’intensité débitée est de 0,500 A Calculer la tension à vide E et la résistance interne r de cet accumulateur
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1 INITIATION A LA MESURE
Le but de ce TP est :
- de mesurer la force électromotrice et la résistance interne d'une pile, - d'évaluer, en tenant compte des incertitudes de mesure et des caractéristiques de l'appareil utilisé, l'intensité d'un courant électrique traversant un circuit donné,- de vérifier, pour un circuit donné, les lois de Kirchhoff relatives aux noeuds et aux mailles, à
partir des mesures effectuées. I - MESURE DE LA FORCE ELECTROMOTRICE D'UN GENERATEUR PAR LA METHODED'OPPOSITION
Un générateur réalise la transformation d'une forme quelconque d'énergie en énergie électrique. Il est
caractérisé par sa force électromotrice (f.e.m.) E et sa résistance interne r.E = (V
A - VB) + r I
I - 1 - Principe de la méthode d'opposition
Soit un générateur P
1 dont on veut mesurer la f.e.m. E1, on le branche
en opposition (+ avec +), (- avec -) avec un générateur de f.e.m. connue E C, c'est-à-dire que les courants que tendent à faire passer les deux générateurs sont de sens inverse.Si la condition notée (1) : E1 = EC est réalisée, il ne passe aucun courant dans P1. La manipulation
consiste donc a régler la f.e.m. E C pour que le courant dans P1 soit nul et l'équation (1) donne alors E 1. Le générateur de f.e.m. variable est réalisé grâce à un montage potentiométrique constitué par une résistance AB (R) munie d'un contact C mobile entre A et B dans laquelle le générateur E fait circuler un courant I. Lorsqu'aucun courant ne passe à l'extérieur entreB et C, la f.e.m. E
C est égale à la tension VC - VB.
EC = r I (2) r étant la résistance comprise entre C et B. + - E c E1 P1 + + + E, rr I B A
ER A Ec C E
B I2 + Lorsque C se déplace de A à B, r varie de R à 0 et E
C varie de
(VA - VB = RI) à 0.
On branche
P1 en opposition avec le générateur E muni du potentiomètre et on règle r pour que le courant dans P1 soit nul. Un galvanomètre de zéro G sert d'indicateur pour effectuer ce réglage.Soit r
1 la valeur de r pour laquelle le courant dans P1 est nul.
De (1) et (2) on tire : E1 = r1 I (3)
r1 peut être connue avec précision, il n'en est pas de même pour I : au lieu de mesurer I, il est préférable
de refaire un équilibre avec, à la place de P1, une pile étalon P0 de f.e.m. très bien connue E0, ce qui
donne :E0 = r0 I (4)
De (3) et (4) on tire : 0
1 01 rr EE== (5)Ceci suppose que le courant I soit exactement le même dans les deux cas ; pour ce faire il importe que
le générateur E ait une f.e.m. bien constante. Cette condition est réalisée grâce à des accumulateurs au
plomb.I - 2 - Montage
On opère avec un potentiomètre dans lequel la résistance AB est constituée par deux associations
identiques de boites de résistances montées en série. Chaque association comprend : - une boîte de résistances à 11 plots, variable de 0 à 11000 W (x 1000) - une boîte de résistances à 11 plots, variable de 0 à 1100 W (x 100) - une boîte de résistances à 11 plots, variable de 0 à 110 W (x 10) - une boîte de résistances à 11 plots, variable de 0 à 11 W (x 1)Un système d'engrenages relie entre elles les
boîtes identiques. Cette liaison est telle que si r diminue d'une certaine quantité, r' augmente de la même quantité. La condition r + r' = cste est donc réalisée automatiquement et la d.d.p. aux bornes de r est variable.E = 2V + + P1 + P
1 B C A r
1 K G I K E
+ E 1 K K r' r C G B A 3 Le circuit en dérivation entre C et B sera constitué par : - une pile montée en opposition avec E, - un galvanomètre G muni d'une résistance de protection variable, - un interrupteur K.I - 3 - Manipulation
L'interrupteur étant ouvert, l'aiguille du galvanomètre est débloquée et amenée au zéro. On donne à la
résistance de protection du galvanomètre sa plus grande valeur possible. Au départ on prend r' maximum et
r minimum et on augmente r en agissant sur la boite des milliers d'ohms. On ferme l'interrupteur Kjuste le temps nécessaire pour noter le sens de déviation du galvanomètre . On continue ainsi jusqu'à
ce que l'aiguille du galvanomètre change de sens. Par exemple : - pour r = 0 W déviation à gauche, - pour r = 1000 W déviation à gauche, - pour r = 2000 W déviation à gauche, - pour r = 3000 W déviation à droite,la valeur de r correspondant à l'équilibre (absence de déviation) est donc comprise entre 2000 et 3000 W.
On se replace alors sur la valeur précédant celle correspondant au changement de sens de déviation (ici 2000
W) et on opère de même successivement avec la boite des centaines, des dizaines et des unités en diminuant
à chaque fois la résistance de protection du galvanomètre jusqu'à l'annuler complètement à l'équilibre.
A l'équilibre, on a : E1 = r1 I
On recommence la manipulation avec la pile de f.e.m. connue. A l'équilibre, on a E0 = r0 I
d'où E1 = r1 r 0 E 0Déterminer E
1 ainsi que l'incertitude absolue DDE1 .
II - UTILISATION D'UN VOLTMETRE - APPLICATION A LA MESURE DE LA RESISTANCEINTERNE
II - 1 - Principe
+ V 1 E1, r1 V(
rv) i4 Un voltmètre branché aux bornes de la pile n'indique pas la
valeur E1 de sa f.e.m.. En effet un courant i passe dans le circuit
constitué par la pile et le voltmètre : v11Eir+r=
rr1 est la résistance interne de la pile P1 et rrV celle du voltmètre V.Le voltmètre indique la valeur de la tension V
1 aux bornes de la pile : V1 = E1 - r1 i
V1 est aussi la tension aux bornes du voltmètre : V1 = rrV i = v
1 11 rrrr++ E 1 La lecture directe de V1 ne peut donner une valeur proche de E1 que si rrV >> rr1II - 2 - Manipulation
On reprend le montage précédent avec la pile de f.e.m. E1 et on se place à l'équilibre (r = r1). On
branche le voltmètre V aux bornes de P1 : on constate que l'équilibre précédent est rompu. Il est rétabli pour
une nouvelle valeur r = r2. On en déduit la tension V1 aux bornes de la pile par la relation :V1 = E0 0
2 rrA partir de cette valeur de V
1 et de la valeur de E1 mesurée dans le I, déterminer le rapport v
1A l'aide des caractéristiques du voltmètre utilisé, calculer rrV et en déduire rr1. Evaluer DDrr1.
III - VERIFICATION DES LOIS DE KIRCHHOFF A PARTIR DE MESURESEXPERIMENTALES
III - 1 - Rappel des lois de Kirchhoff
a) Loi relative aux noeuds Un n oe ud est un point d'un circuit où aboutissent plusieurs conducteurs. La somme des intensités des courants qui se dirigent vers un n oeud est égale à la somme des intensités des courants qui s'enéloignent. i
5 i 3 i 2 i 1 5 + i1 + i3 = i2 + i4 + i5 b) Loi relative aux mailles Une maille est un circuit fermé constitué par des conducteurs. Choisissons un sens de parcours conventionnel sur la maille. En généralisant la loi de Pouillet on écrit :Sr i = SE
i sera compté, positivement si le sens choisi pour cette intensité est le sens conventionnel de parcours, négativement dans le cas contraire.E sera affecté du signe du pôle par lequel on sort de l'appareil en parcourant la maille dans le sens conventionnel. - r1 i1 + r2 i2 - r3 i3 - r4 i4 - r5 i5 + r6 i6 = - E1 + E2 - E3 + E'4 + E'5 - E'6III - 2 - Manipulation
a) A l'aide d'un multimètre mesurer : - les résistances R1, R2, R3 - les f.e.m. E1, E2, E3. - Evaluer les incertitudes sur ces grandeurs. b) Réaliser le circuit représenté ci-dessous Mesurer, à l'aide des multimètres a, b et c, les intensités des courants circulant dans chaque branche, leur module et leur sens, en relevant le calibre utilisé pour chaque mesure.Evaluer les incertitudes sur ces courants.
i 4 R 3 R 2 R1 E'6, r6
E'5, r5
E'4, r4 E3, r3 E2, r2 E1, r1
E 3 E 2 E1 a b c
6 c) A partir des mesures de R1, R2, R3, E1, E2, E3 et I1, I2, I3 essayer de vérifier successivement la
loi des noeuds et la loi des mailles pour chaque maille indépendante du montage ci-dessus, en tenant compte des incertitudes sur la mesure et des incertitudes sur la construction des différents appareils.On donne la résistance interne du multimètre à aiguille pour le calibre 1 mA : r = 1500 W.
la résistance interne du multimètre numérique pour le calibre 2 mA : r = 100 W.quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46