Caractéristique d’un dipôle. Loi d’Ohm
Table des matières
1 LES DIPÔLES ÉLECTRIQUES
- Le dipôle électrique est un composant électrique possédant deux bornes.
- Ex : Une batterie (d’accumlateurs) 12 V d’une voiture, un résistor (conducteur ohmique) de résistance R, une lampe L, une Diode Électro Luminescente DEL (ou LED Light Emissing Diod) …
2 CONVENTIONS
- La tension U et l’intensité I sont des grandeurs algébriques (valeurs +, - ou nulle).
- L’orientation des tension U etintensité I est fixé arbitrairement par convention :
- pour un générateur : le courant et la tension sont orientés dans le même sens ;
- pour un récepteur : le courant et la tension sont orientés dans des sens opposés.
- si l’intensité I est orientée de la borne + à la borne - du générateur, alors elle est positive ;
- en convention générateur, U et I ont le même signe s’ils ont la même orientation ;
- en convention récepteur, U et I ont le même signe s’ils ont des orientations opposées.
3 CARACTÉRISTIQUE D’UN DIPÔLE
3.1 Caractéristique d’un dipôle
- Pour mieux connaître un dipôle, on peut le soumettre à différentes sollicitations.
- Pour caractériser un générateur, on peut mesurer I et U (convention générateur) :
H
- De la même façon, pour caractériser un récepteur, on peut mesurer I et U (convention récepteur), en le soumettant à un générateur de tension règlable :
- La caractéristique d’un dipôle est basée sur l’ensemble des couples de valeurs mesurées :
- (I ; U) si on veut sa caractéristique intensité-tension.
- (U ; I) si on veut sa caractéristique tension-intensité.
- La caractéristique intensité-tension est la représentation graphique de l’évolution de la tension U en fonction de l’intensité I : Courbe U = f(I)
- La caractéristique tension-intensité est la représentation graphique de l’évolution de l’intensitén I en fonction de la tension U : Courbe I = g(U).
Figure 3 : Exemples de caractéristiques de quelques dipôles dits « récepteurs » : Pour I = 0, U = 0 et inversement.
Figure 4 : Exemples de caractéristiques de quelques dipôles « générateurs » : On constate que les caractéristiques « ne passent pas par l’origine O »
3.2 Point de fonctionnnement
- Chaque point de la caractéristique d’un dipôle est appelé point de fonctionnement.
- Prenons le cas d’un circuit associant une pile et une lampe :
- Ci-dessous, on a tracé dans un même graphique la caractéristique de la pile et celle de la lampe :
- Lorsque cette pile et cette lampe sont associées dans un circuit, leur point de fonctionnement \(P(I_{p} ; U_{p})\) est l’intersection des deux caractéristiques des deux dipôles associés. Ici \(P(I_{p} \simeq 88 mA ; U_{p} \simeq 4,7 V)\).
4 CARACTÉRISTIQUE D’UN CONDUCTEUR OHMIQUE. LOI D’OHM
4.1 Caractéristique d’un conducteur ohmique (dipôle ohmique ou encore résistor)
- La caractéristique U = f(I) d’un conducteur ohmique est une droite passant par l’origine d’équation \(U = R \times I\).
- U et I sont donc proportionnelles.
- La résistance R est alors égale au coefficient directeur de la droite. R s’exprime en Ohm notée \(\Omega\).
- Exemple :
- Le coefficient directeur de la droite (OM) est \(\frac{30,0 - 0}{0,600 - 0}\) = 50,0 \(\Omega\)
- L’équation de la caractéristique U = f(I) de ce conducteur ohmique est donc \(U = R \times I = 50,0 \times I\).
4.2 Loi d’Ohm :
Loi d’Ohm : \(U_{AB} = R \times I\).
- avec :
- Tension \(U_{AB}\) en volt (V)
- Intensité I en ampère (A)
- Résistance R en ohm (\(\Omega\))
- Dans l’exemple précédent, on a mesuré \(U_{BA}\) = -20,0 V aux bornes du conducteur ohmique de résistance R = 50,0 \(\Omega\). Quelle est alors la valeur I de l’intensité de courant qui le traverse ?
- Si on a mesuré \(U_{BA}\) = -20,0 V, alors \(U_{AB}\) = 20,0 V.
- Le conducteur ohmique valide la loi d’Ohm : \(U_{AB} = R \times I\)
- d’où \(I = \frac{U_{AB}}{R} = \frac{20,0}{50,0}\) = 0,400 A = 400 mA
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