| Jusqu'à présent nous avons considéré le générateur comme une boîte noire nous fournissant tension et courant à la demande. Hélas, rien n'est parfait dans ce bas monde et nos générateurs ont des limitations que nous allons passer en revue. | |
ll existe différents types de sources : |
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Cette source
fournit une tension indépendante de la résistance de charge ( càd du courant qu'on lui
demande). Elle possède une résistance interne très faible.
(ex: batterie de voiture) Cette source fournit un courant indépendant de la résistance de charge. Elle possède une résistance interne très élevée. (ex : transistor) |
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| Dans l'exemple ci-dessous, la source est parfaite, on pourrait faire varier la charge dans de grandes proportions sans noter de variation de la tension fournie. | Le
monde réel : Notre source possède une résistance interne, très faible, certes, mais présente. |
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| En quoi cela peut-il être gênant ? | |
| Vous devez vous souvenir de la
loi d'Ohm qui dit que U= RI. Dans ce circuit de droite, ci-dessus, le courant sera identique en chaque point, nous sommes bien d'accord? Ceci implique que la résistance interne à la source sera également traversée par le courant I du circuit et que selon cette bonne vieille loi, il se produira aux bornes de cette résistance interne une chute de tension. Toujours d'accord ? Cette chute de tension viendra se soustraire à la tension fournie par la source, donc la charge ne verra plus que U à vide (sans débit) - Ri x I. Phénomène encore plus pernicieux, quand le débit augmentera suite à une diminution de la valeur de la charge, la chute de tension augmentera, réduisant encore plus la tension disponible pour la charge. Voyons cela avec un exemple pratique. |
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| Nous avons une batterie de
12 V de tension à vide qui possède une résistance interne de 0,1 W. Ceci vous paraît
raisonnable, voire faible, attendez la suite. On connecte sur cette batterie une charge constituée par une résistance de 1 W |
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Nous nous proposons de
calculer le courant qui circule dans ce circuit et la tension aux bornes de R, la charge 1 - Calculons la résistance globale Rt = ri + R = 0,1 + 1 = 1,1 W 2 - calculons I U 12 I= ------ = ------- = 10,91 A Rt 1,1 3 - Calculons la tension aux bornes de R U = R I UR = 1 x 10,91 = 10,91 V |
| Quelles conclusions pouvons nous en tirer ? | |
| La chute de tension aux bornes de ri prive
la charge (R) de cette tension. Plus ri est grand, plus la chute de tension est importante La résistance interne limite de débit maximum à une valeur appelée Courant de court-circuit. Et une notion qui sera approfondie plus tard car vitale dans le monde de la radioélectricité : Pour obtenir un transfert de puissance maximum (UI) ceci nous imposerait de connecter une charge de résistance égale à la résistance du générateur. |
Courant de
court-circuit (CC) Dans notre cas, supprimons la charge et ne laissons que la résistance interne ri. U 12 Calculons I = ------ I = ----- = 120 A R 0,1 Ceci est le courant maximum qui pourra être fourni par ce générateur |
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| Introduisons une notion effleurée précédemment : | En termes mathématiques : |
| Nous pourrons définir pour un générateur, une tension à vide, càd le générateur ne débitant pas et une tension en charge, càd générateur débitant dans une charge. | Ucharge = E - (r I) |
| Notez que nous écrirons
pour la résistance interne du générateur "r" de manière à la distinguer de
la résistance de charge Notez également que nous venons d'introduire une nouvelle notion qui est la force électromotrice. Remarquez comme elle porte bien son nom, car il s'agit bien d'une force électrique qui font se mouvoir (motrice) les électrons. On parlera de fem à vide et de tension en charge |
U charge en V E: fem = force électromotrice r = résistance interne en W I = courant débité par le générateur en A |
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| Et pour conclure... Il vous arrivera dans votre carrière d'être devant un montage alimenté par piles et qui ne fonctionne plus. Comme vous êtes méthodique, vous allez commencer par vérifier immédiatement l'état de vos piles avec un contrôleur universel en position voltmètre. La mesure vous indiquera une pile en bon état. Là, vous êtes dubitatif... Car vous êtes sur le point d'être victime d'une facétie de la résistance interne. En effet, à vide, sans débit, il n'y a pas de chute de tension, la tension est intacte, mais dès que vous allez demander un tant soit peu de débit à votre pile HS, la tension va chuter aux bornes de la résistance interne qui augmente au fur et à mesure de l'usure. Moralité, testez en charge! |