Caractéristique d’un Dipôle Actif
Électricité – Tronc Commun Science
Introduction
Un dipôle actif est un composant électrique capable de fournir de l’énergie au circuit (générateur). Sa caractéristique tension-courant (U = f(I)) est essentielle pour comprendre son comportement.
Exemples
Pile, batterie, alimentation, panneau solaire
Symbole
Grandeurs
FEM (E), résistance interne (r)
1. Modélisation d’un Dipôle Actif
Modèle de Thévenin : Générateur parfait en série avec une résistance
Schéma équivalent
E : Force électromotrice (FEM) en volts
r : Résistance interne en ohms
Relation tension-courant
U = E – r×I
Avec :
• U : Tension aux bornes (V)
• I : Intensité débitée (A)
• E : FEM (V)
• r : Résistance interne (Ω)
2. Caractéristique U = f(I)
Représentation graphique
Points remarquables
Circuit ouvert (I=0) :
U = E (tension à vide)
Court-circuit (U=0) :
Icc = E/r (intensité max)
Pente :
Coefficient directeur = -r
Exemple :
Pile de FEM E = 4.5V et r = 1.5Ω
Icc = 4.5/1.5 = 3A
3. Détermination Expérimentale
Montage électrique
Protocole
- Mesurer U à vide (I=0) pour obtenir E
- Faire varier I avec le rhéostat
- Relever plusieurs couples (U,I)
- Tracer U = f(I)
- Déterminer r à partir de la pente
Tableau de mesures
| I (A) | U (V) |
|---|---|
| 0.00 | 4.50 |
| 0.50 | 3.75 |
| 1.00 | 3.00 |
| … | … |
4. Applications Technologiques
Batteries
La résistance interne explique :
• La chute de tension sous charge
• L’échauffement en forte demande
Alimentations
Les bonnes alimentations ont une très faible résistance interne (r ≈ 0.01Ω) pour une tension stable sous charge variable.
Exercice d’application
Une batterie automobile a E = 12.6V et r = 0.05Ω. Calculer :
- La tension aux bornes quand elle débite 20A
- L’intensité de court-circuit
