Chapitre n°13 l’énergie des systèmes électriques

I. Le courant électrique

1) Les porteurs de charges

Dans un conducteur métallique les porteurs de charges sont les électrons libres, alors que dans les solutions ce sont les ions.

courant électrique porteurs de charges (youtube.com)

2) Mouvement des porteurs de charges

Dans un conducteur soumis à une tension électrique :

Les électrons dans les métaux se déplacent dans le sens contraire du sens conventionnel du courant électrique ;

Les anions dans les solutions se déplacent dans le sens contraire du sens conventionnel du courant électrique.

Les cations dans les solutions se déplacent dans le sens conventionnel du courant électrique.

3) Débit de charge

Un courant électrique I(A)  correspond à un débit de charge  Q(C) pendant un intervalle de temps ∆t(s)

INTENSITÉ DU COURANT ✅ 1ère spécialité | Physique Chimie (youtube.com)

II. Source de tension

1) Convention récepteur et générateur

Dans une convention générateur le dipôle fournit de l’électricité. La tension et le courant électrique sont   dans le même sens.

Dans une convention récepteur, le dipôle est passif et reçoit un courant électrique. La tension et le courant électrique sont dans des sens contraires

2) Convention récepteur et générateur

a. Source de tension idéale

Une source de tension idéale maintient la tension E à ses bornes constantes quelque soit le courant électrique qu’elle débite.

E est « la force électromotrice »

b. Source de tension réelle

Une source de tension réelle contient une résistance interne r que l’on symbolise à l’associant en série avec une source de tension idéale E .

III. Bilan de puissance

1) Puissance d’un dipôle

La puissance P fournie par un générateur ou reçue par un récepteur correspond au produit de la tension aux bornes du dipôle par le courant qui le traverse: 

P(W)=U(V)*I(A)

Dans un circuit en série ou en dérivation la puissance fournie par le générateur correspond à la somme des puissances absorbées par tous les récepteurs du circuit

2)  Puissance aux bornes d’une résistance

La puissance reçue par un conducteur ohmique, ou une résistance est une puissance dissipée par transfert thermique, on parle d’effet Joule.
Son expression est :

P(W)=R(Ω).I(A)

3) Bilan de puissance d’une source de tension réelle

La puissance délivrée par une source de tension réelle  est:

P=U.I=E.I-rI²

Dans cette expression :

• UI est la puissance électrique   fournie par la source.
• r.I² est  la puissance perdue dans la source.  
• E.I est la puissance chimique, pour une pile, absorbée par la source.

Energie et puissance électrique – Physique-Chimie – 1ère – Les Bons Profs (youtube.com)

 4) Rendement d’un convertisseur

Le rendement d’un convertisseur correspond au rapport de la puissance utile qu’il fournit sur celle qu’il absorbe.

Calculer le RENDEMENT d’un convertisseur ✅ 1ère spécialité | Physique Chimie (youtube.com)

IV. Energie

Un dipôle de puissance P qui fonctionne pendant une durée ∆t reçoit l’énergie :

E(J)=P(W). ∆t(s)

Une autre énergie usuelle est le Wattheure ou le kilowattheure :

E(W.h)=E(J)/3600

E(kW.h)=E(J)/3,6.106