Les dipôles passifs
Cours · physique-chimie (Tronc Commun Sciences, Maroc), chapitre 19 · Maroc, Tronc Commun Sciences · le début du chapitre, la suite sur Adloun
Une lampe qui éclaire, un résistor qui chauffe, une diode qui ne laisse passer le courant que dans un sens : tous ces composants n'ont que deux bornes par lesquelles ils sont reliés au reste du circuit. On les appelle des dipôles. Pour connaître le comportement électrique d'un dipôle, le physicien trace sa caractéristique, une courbe qui résume comment la tension à ses bornes et l'intensité qui le traverse sont liées. C'est cette « carte d'identité » électrique que nous allons apprendre à établir et à exploiter.
19.1 Notion de dipôle
On appelle dipôle tout composant ou portion de circuit possédant exactement deux bornes par lesquelles il est relié au reste du circuit. La tension est mesurée entre ses deux bornes, et l'intensité est le courant qui le traverse.
Sont des dipôles : un résistor, une lampe, une diode, une pile, un générateur, un condensateur, un interrupteur, un fil de connexion.
On distingue deux grandes familles de dipôles selon leur capacité à fournir ou non de l'énergie au circuit.
- Un dipôle actif est capable de faire circuler un courant par lui-même : il fournit de l'énergie électrique au circuit. Sa caractéristique ne passe pas par l'origine (exemple : une pile, un générateur).
- Un dipôle passif ne fait jamais circuler de courant tout seul : traversé par un courant, il ne fait que recevoir de l'énergie (qu'il dissipe ou stocke). Sa caractéristique passe par l'origine : si alors (exemple : un résistor, une lampe, une diode).
Dans ce chapitre, nous étudions uniquement des dipôles passifs. Reconnaître qu'une caractéristique passe par l'origine est donc un moyen simple de vérifier qu'un dipôle est passif.
19.2 La caractéristique intensité-tension
La caractéristique d'un dipôle est la courbe représentant la relation entre la tension à ses bornes et l'intensité qui le traverse. On trace le plus souvent : la tension (en ) en ordonnée et l'intensité (en ) en abscisse.
Pour relever cette courbe point par point, on réalise un montage permettant de faire varier le courant et de mesurer simultanément et .
Méthode : Montage de relevé de la caractéristique
On branche en série le dipôle étudié , un ampèremètre (qui mesure ) et un rhéostat alimenté par un générateur. Un voltmètre est branché en dérivation aux bornes du dipôle (il mesure ). En faisant varier le rhéostat, on modifie le courant et on relève, pour chaque réglage, le couple de valeurs .
Méthode : Tracer une caractéristique
- Réaliser le montage et faire varier le rhéostat pour obtenir une série de couples .
- Consigner les mesures dans un tableau de valeurs.
- Reporter les points dans un repère , en abscisse et en ordonnée.
- Tracer la courbe moyenne passant au plus près des points : c'est la caractéristique.
La forme de la caractéristique distingue deux types de dipôles passifs :
- si la courbe est une droite passant par l'origine, le dipôle est linéaire (ohmique) ;
- si la courbe est une courbe (non droite), le dipôle est non linéaire.
19.3 Les dipôles ohmiques (linéaires)
Un dipôle ohmique, ou résistor, est un dipôle passif dont la caractéristique est une droite passant par l'origine. La tension et l'intensité sont proportionnelles.
Pour un résistor de résistance (en ohms, ), traversé par un courant d'intensité orienté de la borne d'entrée vers la borne de sortie de la tension :
avec en volts (), en ampères () et en ohms ().
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