Comportement global et Transfert d'énergie dans un circuit électrique

Exercice 1 : Puissance, et énergie dans un récepteur

Un récepteur électrique est alimenté sous une tension $U_{AB}$=12V et traversé par un courant d’intensité $I=200mA$ .

1- Quelle est la puissance électrique reçue par ce récepteur ?

2- Quelle est l’énergie électrique convertie par le récepteur pendant 20 min de fonctionnement.

Exercice 2 : Le rendement d'un générateur

Un moteur électrique alimente sous tension continue $U_{AB}=45V$ est traversé par un courant électrique $I=2A$ .sa résistance interne $r=40 Ω$.

1- Calculer la puissance électrique $Pe$ reçue par le moteur.

2- Calculer la puissance $Pj$ dissipée par effet Joule (moteur).

3- En déduire la puissance mécanique $Pm$ disponible. En déduire le rendement.

Exercice 3 :

Un dipôle électrique D supporte un courant maximal d’intensité $I_{max} =50mA$. Si le courant est supérieur à Imax le dipôle s’échauffe et se détériore. Pour protéger le dipôle on utilise un conducteur ohmique de résistance $R_{p}$ monté en série qui joue le rôle de fusible. On donne $U_{AN}=6V$ ; $U_{BN}=4V$

1- Recopier le schéma et représenter la tension $U_{AB}$ aux bornes du conducteur ohmique.

2- Calculer la valeur la $R_p$ dans le cas où $ I =I_{max}$.

3) a. Calculer $P_j$ la puissance dissipée par effet joule dans le conducteur ohmique.

3) b. Calculer $P_g$ la puissance transférée par le générateur au reste du circuit.

3) c. Que représente la différence $P_g - P_j$.

3) d. La résistance $R_p$ du conducteur ohmique à l’avantage de protéger le dipôle D. Quel est son inconvénient ?

Exercice 4 : la force électromotrice d'un générateur.

Un générateur de force électromotrice $E$ et de résistance interne $r$, alimente le circuit électrique représenté sur la figure ci-dessous.

La puissance $Pj$ dissipée par effet Joule dans le circuit électrique est $13 ,5 W$.

1- Déterminer r.

2- Calculer les puissances $Pe_{1}$ ; $Pe_{2}$ et $Pe_{3}$ reçues respectivement par le moteur $M_1$, le moteur $M_2$ et le conducteur ohmique.

3) a- Quelle est la puissance électrique fournie par le générateur au reste du circuit.

3) b- En déduire la tension aux bornes du générateur.

4- Déterminer à nouveau la tension aux bornes du générateur en utilisant la loi d’additivité des tensions.

5- Calculer la force électromotrice E du générateur. Peut-on considérer ce générateur comme idéal de tension ? justifier.

On donne : $I=0.57A$ ; $E_2 =4 .5V$ ; $E_1=6V$ ; $R=17Ω$ ; $r_2=2.5\Omega$ ; $r_1=4 Ω$ .

Exercice 5 : Comportement global d’un circuit électrique

La résistance interne d’un moteur électrique est de $r’=1.25 \Omega$.la tension à ses bornes est $U=6.5V$ et d’intensité du courant qui le traverse $I=2.52A$.

1- Quelle est la convention utilisée pour définir U ? Calculer la puissance électrique Per par le moteur.

2- Calculer la force contre-électromotrice du moteur $E’$.

3- Calculer la puissance mécanique Pm fournie par le moteur. Puis la puissance dissipée par effet Joule.

4- Calculer la somme $P_m+P_j$. Quelle valeur retrouve-t-on ?

5- Définir le rendement du moteur et calculer sa valeur.

Exercice 6 : énergie électrique transmise par un générateur.

Un générateur électrique fournit au circuit électrique la puissance électrique $Pe=300W$,le courant qui circule dans ce circuit est $I=1,2A$.

1- Calculer la tension $U_{PN}$ aux bornes du générateur.

2- En déduire l’énergie électrique transmise au reste du circuit pendant une durée de $10min$.

Exercice 7 : Le rendement d'un électrolyseur

On branche un générateur de fem E et de résistance interne r avec un électrolyseur de fcem $E’$ et de résistance interne r’ (voir figure ci-dessous). La durée de fonctionnement est 20min.

1- Montrer que l’intensité du courant qui circule dans le circuit est $I=0.36A$ et la tension aux bornes de l’électrolyseur est $U=5.6V$.

2- Calculer : L’énergie fournie par le générateur, L’énergie convertie en énergie chimique par l’électrolyseur. ,L’énergie dissipée par effet Joule dans le circuit.

3- Calculer : Le rendement de l’électrolyseur, Le rendement du générateur, Le rendement du circuit.

Exercice 8 : Exploitation du rendement d'un générateur dans un circuit

Le circuit électrique ci-dessous comporte: un générateur G de fem E et de résistance interne r, un conducteur ohmique de résistance $R=10 \Omega$, un électrolyseur de fcem $E’=2 .5V$ et de résistance interne $r’=7 .5 \Omega$, Ampèremètre de résistance négligeable et un interrupteur k.

1- Calculer le puissance thermique $P_j$ dissipée par effet joule dans le conducteur ohmique et l’électrolyseur.

2- Calculer la puissance utile $P_u$ de l’électrolyseur.

3- En déduire $Pe$ la puissance fournie par le générateur du circuit.

4- Calculer E et r sachant que le rendement du générateur est de 94 %.