Association de générateurs de courant continu
Piles et accumulateurs en série
Chacun sait qu'une pile ou un accumulateur sont des générateurs qui produisent une tension continue, l'accumulateur pouvant se recharger mais pas la pile. Une pile de 4,5 V est en fait constituée de 3 piles de 1,5 V mises en série. De même, une batterie d'accumulateurs de 12 V est obtenue à l'aide de 6 éléments de 2 volts chacun. Le schéma ci-contre représente trois piles de tensions 3 V, 5 V et 2 V mises en série, quelle est la tension UAC résultante ? Attention au sens de branchement : la pile de 2 V doit être considérée comme de tension –2 V puisqu’elle n’est pas branchée dans le même sens que les deux autres.
La réponse est 6 V. Calculer la tension UAB.
Force électromotrice et résistance interne d’un générateur
Comme tout conducteur, la pile (ou l’accumulateur) présente une résistance au passage du courant. Lorsque la pile est neuve cette résistance est faible (moins d’un ohm), quand elle est usée, elle peut faire plusieurs dizaines d’ohms. Si la résistance interne r du générateur n’est pas négligeable par rapport à la résistance de la charge il faudra en tenir compte. Dans le schéma ci-contre la résistance interne de la pile r est de 1 ohm, celle de la charge R de 100 ohms, on peut négliger dans la plupart des cas la résistance interne de la pile qui ne représente que 1% de la résistance du circuit. Par contre, si la charge a une résistance de 2 ohms il faut tenir compte de la résistance r qui représente 33% de la résistance du circuit.
La force électromotrice (f.e.m.) d’un générateur correspond à sa tension à vide, lorsque la résistance interne de la pile ne provoque pas de chute de tension puisqu’aucun courant n’est débité par la pile. Son symbole est E, elle varie avec le temps, celle d’un accumulateur diminue lorsque ce dernier se décharge.
Piles et accumulateurs en parallèle
Ce type d’association est délicat et ne se réalise guère que pour des éléments identiques et branchés dans le même sens, comme sur le schéma ci-contre. A la question : quelle est la tension résultante d’un groupement de 3 piles de 1,5 volts branchées en parallèle on peut répondre : 1,5 volts. Si un élément est plus faible que les autres, ceux-ci vont débiter dans le plus faible et se décharger.
L'intérêt d'un tel groupement est d'obtenir une résistance interne plus faible avec le groupement qu'avec chacun des éléments séparés et par conséquent un plus fort débit.
Force contre-électromotrice
Lorsqu'un générateur de force électromotrice E et de résistance interne r débite dans un autre générateur de courant continu de f.e.m. E'<E et de résistance interne r', un courant I circule de E vers E' tel que :
(r+R+r').I =E-E'
E' est appelée force contre-électromotrice.
Application :
Soit un chargeur de batterie de tension à vide 17 V et de résistance interne 0,8 ohm débitant dans un accumulateur de f.c.e.m. 12 V et de résistance interne 0,2 ohm. Quelle sera l'intensité du courant débité par le chargeur ?
En partant de la formule ci-dessus on peut écrire :
(0,8+0,2).I=17-12 d'où I = 5/1 = 5 A
Piles et accumulateurs en série
Chacun sait qu'une pile ou un accumulateur sont des générateurs qui produisent une tension continue, l'accumulateur pouvant se recharger mais pas la pile. Une pile de 4,5 V est en fait constituée de 3 piles de 1,5 V mises en série. De même, une batterie d'accumulateurs de 12 V est obtenue à l'aide de 6 éléments de 2 volts chacun. Le schéma ci-contre représente trois piles de tensions 3 V, 5 V et 2 V mises en série, quelle est la tension UAC résultante ? Attention au sens de branchement : la pile de 2 V doit être considérée comme de tension –2 V puisqu’elle n’est pas branchée dans le même sens que les deux autres.
La réponse est 6 V. Calculer la tension UAB.
Force électromotrice et résistance interne d’un générateur
Comme tout conducteur, la pile (ou l’accumulateur) présente une résistance au passage du courant. Lorsque la pile est neuve cette résistance est faible (moins d’un ohm), quand elle est usée, elle peut faire plusieurs dizaines d’ohms. Si la résistance interne r du générateur n’est pas négligeable par rapport à la résistance de la charge il faudra en tenir compte. Dans le schéma ci-contre la résistance interne de la pile r est de 1 ohm, celle de la charge R de 100 ohms, on peut négliger dans la plupart des cas la résistance interne de la pile qui ne représente que 1% de la résistance du circuit. Par contre, si la charge a une résistance de 2 ohms il faut tenir compte de la résistance r qui représente 33% de la résistance du circuit.
La force électromotrice (f.e.m.) d’un générateur correspond à sa tension à vide, lorsque la résistance interne de la pile ne provoque pas de chute de tension puisqu’aucun courant n’est débité par la pile. Son symbole est E, elle varie avec le temps, celle d’un accumulateur diminue lorsque ce dernier se décharge.
Piles et accumulateurs en parallèle
Ce type d’association est délicat et ne se réalise guère que pour des éléments identiques et branchés dans le même sens, comme sur le schéma ci-contre. A la question : quelle est la tension résultante d’un groupement de 3 piles de 1,5 volts branchées en parallèle on peut répondre : 1,5 volts. Si un élément est plus faible que les autres, ceux-ci vont débiter dans le plus faible et se décharger.
L'intérêt d'un tel groupement est d'obtenir une résistance interne plus faible avec le groupement qu'avec chacun des éléments séparés et par conséquent un plus fort débit.
Force contre-électromotrice
Lorsqu'un générateur de force électromotrice E et de résistance interne r débite dans un autre générateur de courant continu de f.e.m. E'<E et de résistance interne r', un courant I circule de E vers E' tel que :
(r+R+r').I =E-E'
E' est appelée force contre-électromotrice.
Application :
Soit un chargeur de batterie de tension à vide 17 V et de résistance interne 0,8 ohm débitant dans un accumulateur de f.c.e.m. 12 V et de résistance interne 0,2 ohm. Quelle sera l'intensité du courant débité par le chargeur ?
En partant de la formule ci-dessus on peut écrire :
(0,8+0,2).I=17-12 d'où I = 5/1 = 5 A
