jeudi 25 août 2011

Générateurs et récepteurs



Générateurs

Les généralités

Un générateur est un appareil de fournir du courant électrique, il transforme généralement une forme d'énergie quelconque (mécanique, hydraulique, chimique, thermique etc.) en énergie électrique. Il existe deux types de générateur de tension:
  • Les générateurs à courant continu (la pile, les dynamos)
  • Les générateur, groupe électrogène)
Dans le cadre de ce cours nous nous intéresserons uniquement aux générateur à courant continu. Il se symbolise comme suite.
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F.e.m et résistance interne d'un générateur

Force électromotrice d'un générateur

La F.e.m d'un générateur est la force qui fait mouvoir les électrons. Elle correspond à la tension avide aux bornes du générateur. Elle est notée E et est constante pour un générateur donné.
On définit également F.e.m par le rapport E=P/I, avec:
  • P: Puissance fournie par le générateur, et est en Watt (w)
  • I: courant traversant le générateur et est en Ampère (A)
  • E en V

Résistance interne

Dans un générateur en circuit fermé, la tension U à ses bornes décroît d'une quantité (U) proportionnelle au courant I.
Le quotient U/I analogue à une résistance est appelée résistance inter du générateur noté r.
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I.3. Puissance et rendement d'un générateur
La puissance fournie par un générateur est donnée par les relations suivantes, P=E.I=Pe+Pi avec:
  • Pe: puissance électrique consommée par le circuit extérieur.
  • Pi: Puissance consommée à l'intérieur du générateur.
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Energie W fournie par le générateur sera: W=E.I.t=E.Q, avec:
  • W en J
  • E en V
  • I en A
  • t en s
  • Q en C
Le rendement d'un générateur est donné par l'expression.
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I.4. Génération de tension
Un générateur de tension est dit idéal si sa résistance interne est nulle : r=0 → n=1
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Récepteurs

Généralité

Un récepteur est un appareil électrique qui absorbe de l'énergie électrique et le transforme sous une forme d'énergie (thermique, mécanique, chimique) ou même en énergie électrique. Un récepteur peut aussi être défini comme un appareil consommant plus d'énergie électrique que l'effet Joule. C'est le cas d'un électrolyseur qui transforme de l'énergie en énergie mécanique en opposition qui transforme de l'énergie électrique en énergie électrique.
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F.c.e.m et résistance interne

Contre électromotrice (F.c.e.m)

La force contre électromotrice d'un récepteur est la force qui s'oppose à la circulation du courant électrique, elle est notée E' et elle est définie par le rapport E'=P'/I, avec:
  • P': puissance utile en watt (W)
  • E': en V
  • I: en A


La résistance interne

Noté r', la résistance interne par un récepteur est donnée par des expressions, P=p+P'=U.I, avec:
  • P' = E'.I et p=r'.I2
  • U: tension aux bornes du récepteur
  • I: courant traversant le générateur
P = U.I = r'I2
P = U.I = I(r'I + E') ↔ U = E' + r'.I
L'énergie électrique utile sera: W'=P'.t=E'.I.t=E'.Q
Le rendement du récepteur est donné par l'expression n=P'/P=E'/U



Association des générateurs

Association des générateurs en série

Deux générateurs sont en série si la borne positive de l'un est reliée à la borne négative de l'autre.
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Association des générateurs en opposition

Deux générateurs sont dits en opposition lorsque la borne négative de l'un est reliée à la borne négative de l'autre, ou lorsque les deux bornes positives sont reliées entre elles. C'est le générateur qui a la plus grandes force électromotrice qui impose le sans du courant, l'autre générateur se comporte comme un récepteur.
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Association des générateurs identiques

En série

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En parallèle

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Soit m le nombre de générateurs, on a: E=E1; r=r1/m

Montage mixte

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La loi de Pouillet

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Enoncé de la loi

Dans un circuit en série comprenant plusieurs générateurs dont certains peuvent être montés en opposition plusieurs récepteurs et plusieurs résistances mortes.
Le courant est donné par l'expression.
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W = P.h avec:
  • W: travail
  • P: poids de l'eau
  • h: hauteur
Quantité de chaleur dans un récepteur: W'=r'.I2.t=p.t
Quantité d'électricité lors du court-circuit: Wr=U2.t/r

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