Dipôles électriques - Circuits électrique En Courant Continu

1 Dipôles électriques.

1.1 Définition

On appelle dipôle électrique tout système relié à l'extérieur par deux conducteurs. Le comportement d'un dipôle est caractérisé par deux grandeurs électriques : la tension à ses bornes et l'intensité du courant qui le traverse. Ses deux grandeurs ayant un sens dans un dipôle, elles sont représentées par des flèches.

Il existe deux possibilités pour le choix des sens conventionnels de la tension et du courant. Selon que u et i sont de même sens ou non nous avons :

Un signe positif sur ces grandeurs signifiera que ces grandeurs sont du même sens que le sens de la flèche. Et en effet, si u et i sont positifs et que nous utilisons les conventions récepteurs, le dipôle est réellement un récepteur électrique, c'est-à-dire qu'il consomme de la puissance électrique. La puissance consommée P=UI est positive.

On peut bien entendu faire le même raisonnement dans le cas des conventions générateur.

1.2 Caractéristique statique.

Nous sommes, dans tout ce chapitre en courant continu, c'est-à-dire que l'intensité et la tension sont constantes au cours du temps. Pour se repérer on prendra comme habitude de noter les grandeurs constantes par des majuscules. Si les grandeurs sont repérées par des minuscules c'est qu'elles peuvent être variables. Le comportement électrique du dipôle est décrit par une courbe représentant I=f(U) ou U=f(I). Ces courbes sont appelées les caractéristiques courant – tension ou tension – courant d'un dipôle.

Elles sont limitées par des valeurs maximales et minimales pour U et I. Elles peuvent aussi limitées par une puissance maximale.

Chapitre 2 :Dipôles électriques – Circuits électriques en courant continu

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Electricité 1ère année

Les dipôles seront classés en fonction de l'allure de la caractéristique. Si la caractéristique est symétrique le dipôle est symétrique, c'est-à-dire qu'il a le même comportement si on le branche dans un sens ou dans l'autre. Si la caractéristique est une droite, le dipôle est dit linéaire.

On différencie les dipôles dits actifs de ceux dits passifs. Les dipôles actifs sont ceux dont les caractéristiques statiques ne passent par le point (0,0). Ce sont en fait des générateurs. Ils sont en effet capable de maintenir une tension, même si l'intensité qui les traversent est nulle.

2 Quelques dipôles particuliers.

2.1 La résistance.

Ce que nous appellerons une résistance, c'est un dipôle à l'intérieur duquel le seul phénomène physique qui intervient est celui de la conduction électrique (il n'y a ni phénomène magnétique, ni stockage de charges électriques). Comme nous l'avons vu dans le chapitre I, U et I sont proportionnels. On pourra donc écrire U=RI avec les conventions récepteur et U=-RI avec les conventions générateur. Ses caractéristiques statiques (tension – courant ou courant tension) est une droite passant par l'origine. On peut écrire U=RI.

Comme nous l'avons indiqué, si le déplacement des charges électriques a lieu à vitesse constante c'est à cause des chocs sur les centres fixes (les noyaux des atomes par exemple). Toute l'énergie électrique est donc transformée en chaleur. La résistance R est la pente de la caractéristique statique tension – courant. Elle se mesure en Ω.

On définit aussi la conductance G qui est la pente de la caractéristique courant – tension. On a la relation I=GU ce qui nous donne G=1/R. G est mesurée en Ω-1 . Il est à noter que le mot résistance désigne en fait deux "objets" : D'une part un composant qui transforme toute l'énergie électrique qu'il reçoit en chaleur, et d'autre part une grandeur caractéristique du composant. (Je peux aller acheter une résistance de résistance 100Ω). La puissance électrique consommée par une résistance est bien entendu P=UI, mais comme U=RI, on peut obtenir deux autres expressions de P : P=RI2 et P=U2/R.

Les dipôles résistances sont utilisés en électronique notamment pour fixer une intensité à une valeur choisie. Ce sont alors de petits composants dont la valeur est donnée par les anneaux de couleur qui sont dessinés dessus. Les résistances les plus courantes ont quatre anneaux, les trois premiers donnent la valeur et le quatrième la précision.

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Electricité 1ère année

Couleur Valeur

noir 0 marron 1 rouge 2 orange 3 jaune 4 vert 5 bleu 6 violet 7 gris 8 blanc 9

Elles sont aussi utilisées en thermique pour chauffer, elles sont alors bien plus grosses et leur valeur est souvent donnée en W pour une tension donnée.

RESISTANCE BLINDEE 900 W 220 V Ref: 703616

LONGUEUR 320 MM UNIVERSELLE

Prix: 35.79 EUR HT 42.80 EUR T.T.C. (TVA à 19.6%)

2.2 Source de tension.

On appellera source de tension un dipôle capable de maintenir une tension constante à ses bornes quelle que soit l'intensité qui le traverse. La caractéristique tension - courant d'un tel dipôle est une droite horizontale. Bien entendu la caractéristique courant – tension est alors une droite verticale.

Dans la figure ci-dessus, U = E quelle que soit la valeur de I.

Bien entendu un tel dipôle n'existe pas en réalité, il s'agit d'un modèle théorique. Par contre il existe des dipôles pour lesquels on peut considérer qu'ils se comportent comme des sources de courants tant que I est compris entre Imin et Imax. La source de tension est un dipôle actif, il s'agit d'un générateur.

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