Transfert d’énergie dans un circuit électrique – Comportement global d’un circuit électrique – Exercices

Résumé et Points Clés

Transfert d’énergie dans un circuit électrique – Comportement global

Ce chapitre étudie le bilan énergétique dans les circuits électriques, en se concentrant sur les générateurs (comme les piles) et les récepteurs (comme les moteurs ou électrolyseurs).

Concepts et Définitions Clés :

• Pour un générateur (f.é.m. E, résistance interne r) :
  • Puissance totale produite : P_G = E × I.
  • Pertes par effet Joule : P_J = r × I².
  • Puissance utile fournie au circuit : P_u = U × I = P_G – P_J.
  • Rendement : ρ = U / E = P_u / P_G.
• Pour un récepteur (f.c.é.m. E’, résistance interne r’) :
  • Puissance reçue : P_reçue = U × I.
  • Puissance utile (ex: mécanique) : P_utile = E’ × I.
  • Pertes par effet Joule : P_J = r’ × I².
  • Rendement : ρ = E’ / U = P_utile / P_reçue.
• Énergie : W = P × Δt (avec Δt en secondes).

Points Méthodologiques et Conseils d’Examen :

• Lois fondamentales : Maîtriser la loi d’Ohm pour un générateur (U = E – rI) et pour un récepteur (U = E’ + r’I). Appliquer correctement la loi de Pouillet pour calculer l’intensité dans un circuit simple.
• Bilan de puissance/énergie : Toujours vérifier la conservation : Puissance générée = Puissance utile + Pertes Joule (et autres pertes éventuelles).
• Analyse du rendement : Un bon rendement se rapproche de 1 (ou 100%). Il diminue généralement quand l’intensité augmente (à cause des pertes Joule rI²).
• Attention aux unités : Utiliser le Système International (Volts, Ampères, Ohms, Secondes, Watts, Joules). Convertir le temps en secondes pour les calculs d’énergie.
• Cas particulier du moteur bloqué : Sa f.c.é.m. E’ est nulle, il se comporte comme une résistance pure.