Electrocinétique
Dipôles actifs : sources de tension et de courant

Source de tension (ou générateur de tension idéal)

Définition

Une source idéale de tension est telle que , quelle que soit l'intensité du courant débité. La valeur s'appelle force électromotrice (fem).

source de tension

En régime continu, est une constante notée ; la caractéristique tension-courant est alors une droite parallèle à l'axe des abscisses.

Représentation schématique

Les deux schémas ci-contre sont les plus fréquemment rencontrés.

Le premier a un avantage : lorsqu'on décide d'éteindre (càd mettre à zéro) la fem du générateur, on enlève le rond mais le circuit n'est pas interrompu : il reste le fil de liaison AB (dipôle passif de résistance nulle).

générateur

Analogie hydraulique et sens de passage du courant

L'équivalent hydraulique de la source de tension est le réservoir d'eau ou château d'eau : la fem e est alors équivalente à la hauteur d'eau h du réservoir.

Cette analogie permet de préciser le sens de passage du courant à la sortie du générateur de tension : dans un circuit hydraulique, l'eau s'écoule toujours depuis le point le plus haut vers le point le plus bas : dans un circuit électrique, il en est de même, donc :

sens de passage du courant

Fondamental

Dans un générateur de tension le courant sort toujours par la borne + et y revient toujours par la borne .

Remarque

NB : Il s'agit du sens conventionnel du courant.

Associations

Branchement en série

Deux sources de tension se branchent sans problème en série si l'on relie le pôle + du premier au pôle – du second : ainsi les fem s'ajoutent, et le courant qui les parcourt respecte la règle énoncée plus haut.

Si on fait un branchement série mais en reliant les pôles +, on dit que les deux sources de tension sont branchées en opposition : dans ce cas, la source qui a la fem la plus faible est traversée « à l'envers » (le courant entre par sa borne + et ressort par le -).

Dans les exercices ce cas de figure pourra se rencontrer, et nous verrons plus loin que cette source fonctionne ën récepteur » (elle reçoit de l'énergie venue du reste du circuit).

Certains générateurs acceptent ce mode de fonctionnement (accumulateur, batterie de voiture). Si ce n'est pas le cas, le branchement inverse risque de l'endommager irrémédiablement.

Branchement en parallèle

Branchement impossible si les deux sources de tension délivrent des tensions différentes, puisque prend la même valeur aux bornes de chaque générateur.

Puissance

En régime permanent continu, .

La puissance doit être inférieure à une valeur imposée par le constructeur. Pour une fem e donnée, il existe donc une valeur maximale au courant débité par un générateur.

Source de courant (ou générateur de courant idéal)

Définition

Une source idéale de courant est telle que , quelle que soit la tension qui existe à ses bornes. Même nulle !

Le courant est aussi appelé courant de court-circuit.

En régime continu, est une constante notée ; la caractéristique tension-courant est alors une droite parallèle à l'axe des ordonnées.

caractéristique tension-courant

Représentation schématique

Lorsque l'on a besoin de rendre la source passive, il suffit d'enlever le rond.

Le courant est supprimé et le circuit devient ouvert (résistance infinie).

source de courant

Analogie hydraulique

Une source de courant idéale est comparable à une pompe assurant dans un circuit hydraulique un débit constant, indépendant de la charge imposée par ce circuit.

Associations

Association en série

Impossible (même argument que pour deux sources de tension en parallèle)

Association en parallèle

Si les deux générateurs sont reliés correctement, pas de problème : la tension est la même aux bornes de chaque source, donc .

association en parallèle

Puissance

En régime permanent continu, .

Les sources de courant continu doivent avoir une tension limite à leur bornes, Umax, de sorte que sous peine de détériorer le générateur de courant.

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