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Chap N° 05 Sources de tension continue
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1)- Exercice N° 07 : Le fonctionnement d'une pile.
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Une pile est caractérisée par sa f.é.m
E
= 4,6 V et sa
résistance interne r =
1,2 Ω . 1)-
Exprimer la tension UPN
entre ses bornes en fonction de E,
r et I, intensité du
courant dans la pile. 2)-
Calculer la valeur de la tension
UPN lorsque
l’intensité du courant I
= 0,20 A. 3)-
Pour UPN
inférieure à 3,5 V, ce générateur n’est plus linéaire. Calculer la valeur de l’intensité limite. |
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Caractéristique de la pile :
E
= 4,6 V et sa résistance interne
r = 1,2 Ω . 1)- tension
UPN entre ses
bornes en fonction de E,
r et
I : - Loi d’Ohm aux bornes du générateur :
- UPN
= E – r . I 2)- Valeur de la tension
UPN lorsque l’intensité du courant
I = 0,20 A.
-
UPN =
E – r . I
-
UPN = 4,6 –
1,2
× 0,20 - UPN
≈ 4,36 V ≈ 4,4 V 3)- La valeur de l’intensité limite. -
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2)- Exercice 13 : Diviseur de tension
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On a réalisé un diviseur de
tension :
E = 16,0 V ;
R1 = 330 Ω et
R2 = 3300 Ω Schéma du montage :
1)-
Quelle est la résistance équivalente à l’association de
R1 et
R2 ?
2)-
Calculer l’intensité I
du courant circulant dans le circuit. 3)-
Calculer la tension ente les bornes
A et
C. 4)-
Calculer la tension de sortie entre les bornes
C et
B. |
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Schéma du montage :
1)- Valeur la résistance équivalente à
l’association de R1
et R2 : - Les conducteurs ohmiques sont associés en
série : - Re
= R1 +
R2 - Re
= 330 + 3300 - Re
≈ 3630 Ω 2)- Valeur de l’intensité
I du courant circulant
dans le circuit. - On utilise l’additivité des tensions : - E
= UAB =
UAC +
UCB - On utilise la loi d’Ohm aux bornes de
chaque conducteur ohmique : - UAC
= R1.I - UCB
= R2.I - On en déduit l’équation suivante :
-
E =
UAB =
UAC +
UCB =
R1.I
+ R2.I
= Re.
I - 3)- Valeur de la tension ente les bornes
A et
C.
-
UAC =
R1.I
-
UAC
= 330
× 4,41
× 10 –3
-
UAC ≈
1,45 V 4)- Valeur de la tension de sortie entre les
bornes C et
B.
-
UCB =
R2.I
-
UCB =
3300
× 4,41
× 10 –3
-
UCB ≈
14,5 V
Simulation
avec Crocodile Physics 1.7
Interrupteur
ouvert
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3)- Exercice 18 : Résistance de protection d’une DEL.
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Le circuit schématisé sur le document
ci-dessous comprend :
un
générateur de tension, une
diode électroluminescente à infrarouges, un
interrupteur-poussoir et
une résistance Rp. On
veut que l’intensité du courant dans la diode
soit égale environ à 80 mA : La
tension UAB
aux bornes de la diode est égale à 1,8 V. 1)-
Calculer la valeur de la résistance
Rp permettant
d’obtenir cette intensité dans le circuit. 2)-
On dispose de trois conducteurs ohmiques de
résistances 47 Ω, 82 Ω, et 120Ω. Lequel choisir ? |
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Schéma du montage
La tension
UAB aux
bornes de la diode est égale à 1,8 V. 1)- Valeur de la résistance
Rp. - On utilise l’additivité des tensions : -
UAC
=
UAB +
UBC (1) - On connaît la valeur de la tension
UAB = 1,8 V. - La valeur de l’intensité dans le circuit
est : I = 80 mA - La loi d’Ohm aux bornes du conducteur
ohmique : - UBC
= Rp .
I (2) - En combinant les relations (1) et (2) : - UAC
= UAB
+ Rp .
I - 2)- Le bon conducteur ohmique : - 47
Ω, 82 Ω, et 120Ω. - On peut choisir le conducteur ohmique de
résistance : - Rp
= 82 Ω, l’intensité
dans le circuit sera alors d’environ 88 mA.
Simulation avec Crocodile
Physics 1.7 Pour faire une simulation avec Crocodile
physics 1.7, il faut changer l’énoncé : La tension aux bornes de la diode est comprise
entre 18 V et 2,0 V. Mais surtout l’intensité maximale
Imax = 30 mA.
Comme résistance de protection : Choisir parmi 47 Ω, 220 Ω, 330 Ω, 390 Ω et 470 Ω. Montage 1 :
RP = 470 Ω :
Montage 2 :
RP = 390 Ω
Montage 3 :
RP = 270 Ω
Montage 4 :
RP = 220 Ω
La DEL est détruite. |
4)- Exercice 24 : Circuit avec dérivation
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On réalise le montage
ci-dessous.
On
propose de calculer les intensités
I1,
I2 et
I3 avec :
E = 6,0 V,
r = 2,0 Ω R1
= 18 Ω, R2 =
27 Ω, R3 = 47
Ω 1)-
Calculer la résistance équivalente, notée
R’, de
l’association parallèle de R2
et R3. Dessiner le schéma du circuit en série constitué du générateur, de
la résistance R1
et de la résistance équivalente
R’. 2)-
Calculer la résistance équivalente, notée
R, de
l’association en série de R1
et R’. Dessiner le schéma du circuit constitué par le générateur et
la résistance R 3)-
Calculer l’intensité du courant débité par le générateur
dans ce dernier circuit. Cette intensité I1
est celle du courant débité par le générateur
dans le montage initial. 4)-
Connaissant la résistance R’du
dipôle (D,
C),
calculer la tension UCD. 5)-
Connaissant UCD,
en déduire les intensités I2
et I3. |
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Montage initial :
1)- Valeur de la résistance équivalente,
notée R’, de l’association parallèle de
R2 et
R3. - Schéma du circuit en série constitué du
générateur, de la résistance
R1 et de la
résistance équivalente R’.
2)- Valeur de la résistance équivalente,
notée R, de l’association en série de
R1 et
R’. - Les conducteurs ohmiques sont associés en
série. - R
= R’ +
R1 ≈17 + 18 - R
≈35 Ω - Schéma du circuit constitué par le
générateur et la résistance
R :
3)- Valeur l’intensité du courant débité par
le générateur
dans ce dernier circuit. - Loi d’Ohm aux bornes du générateur : - UPN
= E –
r .
I - Loi d’Ohm aux bornes du conducteur
ohmique équivalent R : - UPN
= R .
I - On tire de ceci : - Cette intensité
I1 est celle
du courant débité par le générateur dans le montage initial. 4)- Valeur de la tension
UCD. Schéma :
- UCD
= R’.
I = R’.
I1 - UCD
≈ 17
× 0,16 - UCD
≈ 2,7 V - Remarque : Si on garde en mémoire dans la calculatrice les valeurs intermédiaires, On trouve :
UCD ≈
2,78 V ≈ 2,8 V 5)- Valeur des intensités
I2 et
I3. - Schéma du montage :
- UCD
= R2.
I2 - On tire la valeur de l’intensité
I2 - - Valeur de
I3 - UCD
= R3.
I3 - - Vérification : Loi des Nœuds au point
C : - I1
= I2 +
I3 0,16 ≈ 0,10 + 5,9
× 10 –2
= 0,159 ≈ 0,16
Simulation avec
Crocodile Physics 1.7 Comme générateur : (E
= 6 V et on ajoute en série
r = 2,0 Ω)
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