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Les composants électriques : générateur, résistance et condensateur

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Le générateur

  • Un générateur est un dipôle, appelé également électromoteur.
  • À partir d’une réaction chimique ou d’une énergie mécanique, il va générer une énergie électrique.
  • Certains électromoteurs peuvent fonctionner en générateur ou en récepteur, ils sont alors dits réversibles.
  • Un électromoteur fonctionnant en générateur de tension ou source de tension délivre entre ses bornes +\red+ et - une tension.
  • Cette tension sera appelée force électromotrice, ou f.é.m., et elle sera représentée par la lettre EE.
  • Dans sa représentation idéale, la f.é.m. EE équivaut à la tension utile (notée UU) nécessaire au récepteur pour qu’il puisse fonctionner normalement : U=EU = E.
  • Dans cette représentation idéale, les pertes sont négligées.
  • En réalité, il existe toujours des pertes.
  • Ces pertes sont représentées par une résistance.

La résistance

  • La résistance d’un dipôle est la faculté de celui-ci à résister au passage du courant électrique.
  • Elle représente sa capacité à plus ou moins laisser circuler le courant électrique dans un circuit.
  • Il est possible de déterminer la valeur d’une résistance à partir des grandeurs de tension et de courant à l’aide de la loi d’Ohm.
  • U=RIR=UIU=R\cdot I\Leftrightarrow R=\frac UI.
  • UU en V\text{V} ;
  • II en A\text{A} ;
  • RR, la résistance en ohm (Ω\Omega).
  • Pour déterminer la valeur d’une résistance d’électronique, on utilise un tableau de conversion utilisant un code de couleurs.
  • Une résistance, lorsqu’elle est parcourue par un courant, chauffe. Cette dissipation de chaleur est appelée l’effet Joule.
  • La puissance alors dissipée se calcule à partir des formules suivantes :

PJoule=UI=RI2=U2RP_\text{Joule}=U\cdot I =R\cdot I^2 =\dfrac{U^2}R

  • Nous pouvons aussi exprimer la quantité de chaleur perdue par effet Joule.
  • Q=RI2tQ=R\cdot I^2\cdot t.
  • La formule permettant de déterminer la résistance d’un conducteur est donnée par la loi de Pouillet.
  • R=ρ×LSR=\rho\times \frac LS.
  • RR en Ω\Omega ;
  • ρ\rho, la résistivité du matériau, en Ωm\Omega\cdot \text{m} ;
  • LL, la longueur du conducteur, en m\text{m} ;
  • SS, la section du conducteur en m2\text{m}^{2}.

Le condensateur

  • Un condensateur est un composant électrique composé de deux armatures conductrices, séparées par un isolant électrique.
  • Lorsqu’on applique une tension continue aux deux armatures, l’une se charge d’électrons et l’autre de charges positives. Ces charges subsistent quand le condensateur est déconnecté.
  • La capacité d’un condensateur est son aptitude à emmagasiner des charges électriques.
  • La capacité d’un condensateur est définie par la relation : Q=CUQ=C\cdot U.
  • QQ en C\text{C} ;
  • UU enV\text{V} ;
  • CC, la capacité du condensateur en farad (F\text{F}.
  • Nous avons aussi la relation  : I=CdUdtI=C\cdot \frac{dU}{dt}.
  • En courant continu, le courant et la tension sont stables ou continus. Il n’y a pas de variation de la tension :
  • dUdt=0\frac{dU}{dt}=0.
  • I=0I=0.
  • Quand le condensateur est chargé, il se comporte comme un interrupteur ouvert.
  • Lorsque le condensateur est inséré aux bornes d’une source de tension alternative, la variation de la tension va provoquer la charge du condensateur puis sa décharge, en fonction de l’alternance du signal. Il va laisser passer le courant alternatif mais va générer un déplacement dans le temps de celui-ci.
  • Ce décalage est appelé le déphasage, noté φ\varphi : le courant va se retrouver en retard par rapport à la tension.
  • Pour caractériser un condensateur en alternatif, on parle d’impédance, notée ZCZ_\text{C} et exprimée en ohm (Ω\Omega).
  • U=ZCIU=Z_\text{C}\cdot I.
  • ZC=1CωZ_\text{C}=\frac 1{C\omega}.
  • U=ICωU=\frac I{C\omega}.
  • ZCZ_\text{C}, l’impédance du condensateur, en Ω\Omega ;
  • CC, la capacité du condensateur, en F\text{F} ;
  • UU, la tension efficace, en V\text{V} ;
  • II, l’intensité efficace du courant en A\text{A} ;
  • ω\omega, la pulsation en radian par seconde (rads1\text{rad}\cdot \text{s}^{-1}).