📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours ·
Un dipôle électrique possède deux bornes. Il est passif si la convention récepteur montre qu'il consomme toute l'énergie électrique (ex: conducteur ohmique, lampe). Il est actif s'il peut fournir de l'énergie (générateur) ou en convertir une partie en autre forme (récepteur actif comme un moteur). La caractéristique d'un dipôle est la courbe $U = f(I)$ représentant la tension $U$ à ses bornes en fonction de l'intensité $I$ du courant qui le traverse.
- Pour un conducteur ohmique, la caractéristique est une droite linéaire passant par l'origine : $U = R \cdot I$.
- Pour un générateur, la caractéristique est une droite décroissante : $U = E - r \cdot I$.
- Pour un récepteur actif, la caractéristique est une droite croissante : $U = E' + r' \cdot I$.
Méthodes à maîtriser ·
- Tracer une caractéristique expérimentale : placer les points $(I, U)$ sur un papier millimétré et tracer la courbe moyenne (droite le plus souvent).
- Exploiter l'équation d'une droite caractéristique $U = a \cdot I + b$ pour déterminer la résistance $R$, la force électromotrice $E$ ou $E'$ et la résistance interne $r$ ou $r'$ par identification.
- Utiliser les conventions (générateur ou récepteur) pour le choix des flèches sur le schéma électrique.
Exemples corrigés ·
Exemple 1 : Soit un conducteur ohmique de résistance $R = 100,\Omega$. Calculer la tension $U$ pour $I = 25,\text{mA}$. Correction : D'après la loi d'Ohm $U = R \cdot I$. Avec $R = 100,\Omega$ et $I = 25 \times 10^{-3},\text{A}$, on a $U = 100 \times 0{,}025 = 2{,}5,\text{V}$.
Exemple 2 : Un générateur a pour caractéristique $U = 9 - 1{,}5 \cdot I$. Déterminer $E$ et $r$. Correction : Par identification avec l'équation générale $U = E - r \cdot I$, on trouve $E = 9,\text{V}$ (ordonnée à l'origine) et $r = 1{,}5,\Omega$ (la pente de la droite en valeur absolue).
Erreurs fréquentes ·
- Oublier de convertir l'intensité $I$ en Ampères (mA en A) ou la tension en Volts.
- Confondre la convention générateur (flèches $U$ et $I$ de sens contraires) et la convention récepteur (flèches de même sens).
- Penser qu'un générateur a une tension toujours constante (négliger la résistance interne $r$).