1 Echange d'énergie d'un dipôle avec le reste du circuit
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Un dipôle
parcouru par un courant d'intensité I échange de l'énergie
avec le reste du circuit.
Le mode de transfert est le travail des forces électriques. |
1.1 Travail
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Pendant la durée t, les forces électriques s'exerçant
sur les charges qui traversent un dipôle AB, parcouru par un courant
d'intensité I circulant de A vers B effectuent le travail :

Si ce travail
est positif, le dipôle AB reçoit du circuit une énergie
égale à.
Si ce travail est négatif, le dipôle cède au circuit
une énergie égale à.
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1.2 Puissance
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De la définition de la puissance, , il résulte que la puissance
des forces électriques est :
Si elle est positive, le dipôle AB a reçu cette puissance.
Si elle est négative, le dipôle AB a cédé cette
puissance. |
1.3 Unité
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La tension U s'exprime en volt (V), I en ampère
(A), t en seconde (s), W en joule (J) et P en watt (W). |
2 Echange d'énergie d'un dipôle avec le milieu ambiant
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Lorsqu'un dipôle est traversé par un courant, il y a transfert
d'énergie entre le dipôle et le milieu ambiant. |
2.1 Effet Joule
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Lorsqu'il
est traversé par un courant d'intensité I, un dipôle,
quel qu'il soit, s'échauffe : c'est l'effet Joule.
Le dipôle échauffé va céder de l'énergie
par chaleur au milieu ambiant. |
2.2 Travail
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Lorsqu'il est traversé par un courant, un dipôle peut effectuer
un travail (moteur électrique). Il cède alors de l'énergie
au milieu ambiant par travail. |
2.3 Rayonnement
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Traversé par un courant, un dipôle peut émettre de la
lumière (lampe électrique). Il cède alors de l'énergie
au milieu ambiant. |
3 Cas d'un conducteur ohmique
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3.1 Caractéristique
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La loi d'ohm
s'écrit, pour un courant traversant le conducteur
ohmique de A vers B :

où R est la résistance du conducteur ohmique. |
3.2 Puissance reçue du reste du circuit
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Loi de Joule :
Cette puissance est toujours positive.
Un conducteur ohmique reçoit de l'énergie du reste du circuit.
Le dipôle s'échauffe. Puis sa température reste constante
: à chaque instant, l'énergie reçue du reste du circuit
par travail des forces électriques est cédée au milieu
ambiant par chaleur.
La puissance
correspond à
l'effet Joule.
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4 Cas d'un récepteur
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4.1 Caractéristique
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La loi d'ohm s'écrit :
E' est la force contre-électromotrice, R est la résistance. |
4.2 Puissance reçue du reste du circuit
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Cette puissance est toujours positive. Un récepteur reçoit de
l'énergie du reste du circuit. La puissance est la somme des deux
termes : et RI² correspond à l'effet joule Joule. Cette puissance
est reçue par le récepteur qui la cède au milieu
ambiant par chaleur.
Pour le moteur E'.I correspond à l'énergie qui est transférée
au milieu ambiant par travail des forces mécaniques ou des couples.
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5 Cas d'un générateur
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5.1 Caractéristique
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Attention:
le courant rentre par N et sort par P.

La loi d'ohm s'écrit : |
5.2 Puissance reçue du reste du circuit
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Cette puissance et la somme algébrique de deux termes.
- RI² correspond à l'effet Joule./ Cette puissance est reçue
par le générateur qui s'échauffe; elle est cédée
ensuite au milieu ambiant par chaleur.
- - EI est le terme négatif. il correspond à l'énergie
totale cédée par le générateur.
est donc négatif
Ce terme correspond à l'énergie cédée au reste
du circuit.
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6 Rendement d'un récepteur ou d'un générateur
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6.1 Définition
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Le rendement h est le rapport
de la puissance (ou de l'énergie) effectivement utilisé
à la puissance (ou à l'énergie) totale échangée. |
6.2 Expression
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Dipôle
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Récepteur
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Générateur
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Puissance utilisée
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EI'
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RI²-EI
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Puissance totale transférée
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E'I+RI²
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EI
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Rendement h <1
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7 Bilan énergétique d'un circuit
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L'énergie transférée au circuit par travail des forces
électriques est entièrement cédée :
- par effet Joule dans tous les conducteurs
- par travail de forces mécaniques par les moteurs
- par transformations chimiques dans les électrolyseurs
Au total,
la puissance échangée par le circuit est nulle :

Or
donc

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