Récepteurs et générateurs électriques

Récepteurs et générateurs électriques
Exercice 1
1.
2.
3.
4.
Le rendement du moteur est = Pu / Pe = 3,0 / 8,0 = 0,38 = 38%
La puissance électrique reçue par le moteur a pour expression: Pe = U.I => I = Pe / U = 8,0 / 7,2 = = 1,1A
La puissance dissipée par effet joue dans le moteur s'écrit: PJ = r.I2 = 1,8 x 1,12 = 2,2W
La puissance électrique reçue par le moteur est répartie de la façon suivante:
5.
D'après le principe de la conservation de l'énergie:
Pe = Pu + Pj + Pp => Pp = Pe - Pu - Pj = 8,0 - 3,0 - 2,2 = 2,8W
Soit E' la force contre-électromotrice du moteur.
Pu + Pp = E'.I => E' = Pu + Pp / I = 3,0 + 2,8 / 1,1 = 5,3V
6.
Exercice 2
1.
Le bilan de puissance de la dynamo sera représenté de la façon suivante:
Avec Pm: Puissance mécanique fournie à la dynamo
Pe: Puissance électrique fournie par le dynamo aux récepteurs
Pp: 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:
Pe = U.I = 60 x 12 = 720W
2.
Le rendement de la dynamo pour expression:
= 720 / 0,80 = 900W
= Pe / Pm => Pm = Pe /
3. D'après le principe de la conservation de l'énergie:
Pm = Pe + Pp => Pm= Pe + 2.PJ => PJ = Pm - Pe / 2 = 900 – 720 / 2 = 90W
Soir r la résistance des enroulements conducteurs de la dynamo.
PJ = r.I2 => r = PJ / I2 = 90 / 122 = 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 We l'énergie transférée par la batterie aux feux de position.
We = U.I. t = 12,34 x 1,720 x 24 x 3600 = 1,834.106J
3. La capacité de la batterie est C=40,00A.h, soit C=40x3600=1,44.105C. L'énergie disponible est donc:
Wdis = C.E = 1,44.105 x 12,40 = 1,786.106J
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 I1=I/4. La puissance nominale des lampes
utilisées est donc: P = U.I1 = 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.
UAB>0 => VA-VB>0 => VA>VB
Le potentiel électrique du point A est plus élevé que le potentiel électrique du point B.
Donc le courant 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, UAB = R.I => R = UAB / 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:
We = QJ Or We = UAB.I. t et I = UAB / R => We = UAB2. t / R = 4,02 x 5 x 60 /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 R est 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
We = U.I. t avec => I = U / R = U2. t / R = 8,02 x 15 x 60 / 320,5 = 180J
Exercice 6
1.
Ces deux indications sont généralement fournies par le fabriquant du composant.
•
•
2.
330 représente la résistance R du conducteur ohmique (R=330 ).
0,5W représente la puissance électrique maximale admissible par ce conducteur ohmique (Pmax=0,5W).
Lorsque le composant reçoit la puissance électrique maximale admissible, il est parcouru par le courant
maximal qu'il peut supporter.
Pmax = R.Imax2 => Imax2 = Pmax / R = 0,5 / 330 = 0,00151
Imax = 3,89.10-2A (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.
Pmax = U2max / R => U2max = Pmax . R = 0,5 . 330 = 115 => Umax = 12,8V
4.
Le calcul est identique au 2.
Pmax = R.Imax2 Imax2 = Pmax / R = 0,25 / 330 => Imax = 2,75.10-2A = 27,5mA