Différents générateurs électriques

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Fiches
Classe(s) : Tle STL | Thème(s) : L’énergie électrique

A Les sources idéales de tension

Un générateur idéal de tension délivre une tension indépendante de l’intensité électrique débitée. Sa caractéristique est représentée ci-contre :

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B La quantité d’électricité Q

La quantité d’électricité Q reçue ou délivrée est liée à l’intensité du courant I et à la durée Δt :

Image dont le contenu est 	Q : quantité d’électricité en coulomb (C)Q = I × Δt 	I : intensité du courant traversant le dipôle en ampère (A)	Δt : durée de fonctionnement en seconde (s); Fin de l'image

Cette quantité d’électricité apparaît sur les accumulateurs sous la forme A.h. Des accumulateurs AA disposent de quantité d’électricité de l’ordre de 2,5 A.h, alors qu’une batterie de voiture atteint 100 A.h.

L’énergie disponible Wél (en joule) dans une pile ou un accumulateur dépend de la tension à vide U (en volt). Elle s’exprime par Wél = U ×I × ∆t. Or Q = I × Δt, donc Wél = Q × U.

Cette énergie disponible est aussi indiquée sur les batteries de voitures en W.h, par exemple 90 W.h. Elle permet une durée de fonctionnement dépendant des caractéristiques du récepteur.

EXEMPLE

Un accumulateur ayant une énergie de 50 W.h permettra d’alimenter une ampoule à LED de puissance nominale P = 5,0 W pendant une durée Δt = 10 h, alors qu’une ampoule à filament de puissance P = 50,0 W ne pourrait fonctionner que durant une durée Δt = 1,0 h.

C Les panneaux photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques sont des convertisseurs d’énergie, transformant l’énergie lumineuse en énergie électrique et en énergie thermique.

Il est possible de mesurer les caractéristiques d’une cellule photovoltaïque, en la plaçant comme un générateur de tension et en l’éclairant par une source de lumière blanche. La distance entre la cellule et la lampe, ainsi que l’orientation de la cellule sont fixées afin d’avoir toujours le même éclairement E (mesuré avec un luxmètre).

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La résistance variable permet de faire varier l’intensité I (mesurée avec un ampèremètre). Le voltmètre placé en dérivation mesure la valeur de la tension U aux bornes de la cellule.

On obtient alors le graphe de l’intensité I en fonction de la tension U.

On peut alors calculer la puissance P = U × I et tracer le graphe P en fonction de la tension U.

On remarque que la puissance est maximale pour un couple de valeur U et I.

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