Les g´ en´ erateurs

Les g´ en´ erateurs

1. G´ en´ eralit´ es

D´ efinition

Un g´en´erateur est un convertisseur d’´energie qui transforme en ´energie ´electrique une autre forme d’´energie.

Exemples

La pile ou l’accumulateur : ils transforment une´energie chimiqueen ´energie ´electrique.

Leurs symboles sont

pour la pile

pour l’accumulateur

La dynamo ou l’alternateur : ils transforment une´energie m´ecaniqueen une ´energie ´electrique.

La cellule photovolta¨ıque convertit une´energie lumineuse (ourayonnante) en ´electricit´e.

Son symbole est

Remarque

Toute transformation d’une ´energie initiale en ´energie ´electrique s’accompagne d’un d´egagement de chaleur : il s’agit d’une puissance thermique dissip´ee pareffet Joule

(aux bornes d’une r´esistance interne).

2. Convention d’orientation du g´ en´ erateur

Si la tension U aux bornes d’un g´en´erateur et l’intensit´e du courant I le traversant sont de mˆeme sens , alors le dipˆole est en convention g´en´erateur.

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3. Puissance et ´ energie ´ electrique fournie par un g´ en´ erateur au circuit

La puissance ´electrique Pe fournie par un g´en´erateur de tension U_PN entre ses bornes et d’intensit´e I la traversant est P eU_{P N}.I .

L’´energie ´electrique fournie par le g´en´erateur pendant la dur´ee ∆t est W eP e.∆tU_{P N}.I.∆t.

4. Loi d’Ohm g´ en´ eralis´ ee et caract´ eristique du g´ en´ erateur

Caract´ eristique d’un g´ en´ erateur r´ eel

Il s’agit de la repr´esentation graphique de la tension U_PN aux bornes dun g´en´erateur en fonction de l’intensit´e I du courant qui le traverse : c’est la courbe qui caract´erise le fonctionnement du g´en´erateur.

La caract´eristique de la pile est la suivante :

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E est une tension particuli`ere : elle repr´esente la force ´electromotrice du g´en´erateur (f´em) en volts (V). C’est la tension aux bornes du g´en´erateur en circuit ouvert.

Lecoefficient directeur de la droiteest ´egal `a lar´esistance interne du g´en´erateur. Elle est not´ee ret son unit´e est l’ohm (Ω).

La pile est ung´en´erateur lin´eaire.

Loi d’Ohm g´ en´ eralis´ ee

L’´equation de la demi-droite obtenue est l’expression de la loi d’Ohm pour le g´en´erateur, soit U_{P N} ErI .

E est la force ´electromotrice en volts (V).

I est l’intensit´e du courant qui traverse le g´en´erateur en amp`eres (A).

rest la r´esistance interne du g´en´erateur en ohms (Ω).

Cas particulier : source id´ eale de tension

Pour une source id´eale de tension, la caract´eristique est une demi-droitehorizontale. L’alimentation est donc ´equivalente `a un g´en´erateur de r´esistance internen´egligeableet de f´em E.

Son symbole ´electrique est

Sa caract´eristique est donc

5. Bilan ´ energ´ etique d’un g´ en´ erateur

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Bilan ´ energ´ etique

Principe de conservation de la puissance

EI U_{P N}I rI²

E force ´electromotrice du g´en´erateur en volts (V)

I intensit´e du courant traversant le g´en´erateur en amp`eres (A) rr´esistance interne en ohms (Ω).

D´emonstration :

Selon la loi d’Ohm g´en´eralis´ee, on a U_{P N}ErI ^p1^q

En multipliant chaque membre de ^p1^qparI, on a U_{P N}IEIrI²

soit EIU_{P N}I rI² .

Rendement

Le rendement du g´en´erateur est le rapport entre la puissance ´electrique fournie et puissance chimique r´e¸cue par ce g´en´erateur (puissance coˆuteuse) :

η Pelec´ P chimique

U_{P N} E

Remarque

Cette ´etude peut ˆetre r´ealis´ee en termes d’´energie.

En effet, il suffit donc de multiplier chaque terme de puissance par la dur´ee ∆t pour exprimer le bilan

´energ´etique du r´ecepteur.

Le rendement reste inchang´e.

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