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

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

Résumé et Points Clés

Titre : Transfert d’énergie dans un circuit électrique – Comportement global

Ce cours traite du transfert et des conversions d’énergie dans un circuit électrique en régime permanent, en distinguant le rôle des générateurs et des récepteurs.

Concepts Clés :

  • Récepteur : Dipôle qui reçoit de l’énergie électrique et la convertit en une autre forme (rayonnante, chimique, mécanique) plus de l’énergie thermique. Exemples : lampe, moteur, électrolyseur. L’énergie reçue est W = UAB . I . Δt et la puissance P = UAB . I.
  • Générateur : Dipôle qui convertit une autre forme d’énergie (ex: chimique) en énergie électrique. L’énergie fournie au circuit est W = UPN . I . Δt et la puissance P = UPN . I.
  • Effet Joule : Phénomène de dissipation thermique lors du passage du courant dans un conducteur. Pour un conducteur ohmique, toute l’énergie reçue est convertie en chaleur : W = Q = R . I² . Δt (Loi de Joule).

Bilans et Rendements :

  • Pour un récepteur (loi d’Ohm : UAB = E’ + r’I), l’énergie reçue se décompose en énergie utile (Wu = E’.I.Δt) et énergie thermique (Wth = r’.I².Δt). Son rendement est ρ = E’ / UAB = E’ / (E’ + r’I).
  • Pour un générateur (loi d’Ohm : UPN = E – rI), l’énergie totale produite (E.I.Δt) se partage entre énergie utile fournie au circuit (UPN.I.Δt) et énergie thermique dissipée en interne (r.I².Δt). Son rendement est ρ = UPN / E = 1 – (rI/E).

Circuit Global et Loi de Pouillet : Dans un circuit simple en série, l’intensité est I = (ΣE – ΣE’) / ΣR. Le bilan énergétique global montre que l’énergie totale fournie par le générateur est égale à la somme de l’énergie utile dans les récepteurs et de l’énergie thermique dissipée dans toutes les résistances.

Astuces pour l’examen :

  • Maîtriser les conventions récepteur (UAB > 0 si courant de A vers B) et générateur (UPN > 0 si courant de N vers P).
  • Savoir distinguer et appliquer les formules d’énergie (W = U.I.Δt) et de puissance (P = U.I).
  • Pour les bilans, toujours identifier les formes d’énergie (utile vs thermique) et les lieux de dissipation (résistance interne, conducteur ohmique).
  • Le rendement est sans unité, souvent en pourcentage ; retenir ses expressions pour un récepteur (ρ = E’/UAB) et un générateur (ρ = UPN/E).
  • Connaître les applications et les inconvénients de l’effet Joule.