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Exploiter la caractéristique d'un dipôle électrique

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Objectif
  • Exploiter la caractéristique d’un dipôle électrique : point de fonctionnement, modélisation par une relation  ou .
  • Utiliser la loi d’Ohm.
  • Déterminer le point de fonctionnement d’un circuit électrique avec toutes les caractéristiques de tous les dipôles du circuit.
Points clés
  • La caractéristique courant-tension d’un dipôle est une courbe qui représente la tension électrique à ses bornes en fonction de l’intensité du courant électrique qui le traverse. On la note .
  • Pour certains dipôles, on représente la caractéristique tension-courant, notée .
  • Le point de fonctionnement d’un circuit a les coordonnées du point d’intersection des caractéristiques des dipôles du circuit.
  • La loi d’Ohm : la tension électrique  aux bornes d’un conducteur ohmique est proportionnelle à l’intensité  du courant électrique qui le traverse. La constante de proportionnalité est la valeur de la résistance  de ce conducteur ohmique :  avec  en volt (V),  en ohm (Ω) et  en ampère (A).
Pour bien comprendre
  • Tension
  • Intensité
  • Loi d’Ohm
1. Caractéristiques d'un dipôle
a. La caractéristique courant-tension
La caractéristique courant-tension d’un dipôle est la courbe qui traduit l’évolution de la tension aux bornes du dipôle en fonction de l’intensité  du courant qui le traverse. On la note .

Cette courbe caractérise le dipôle considéré et permet de trouver l’intensité qui traverse un dipôle connaissant la tension à ses bornes, ou inversement.

Exemple

Caractéristique courant-tension d’une résistance
b. La caractéristique tension-courant

Pour certains dipôles, on représente la caractéristique tension-courant, notée .

Exemple

Caractéristique tension-courant d’une diode
c. Le point de fonctionnement

En traçant sur le même graphique toutes les caractéristiques des dipôles du circuit, on détermine le point de fonctionnement du circuit. Le point de fonctionnement a les coordonnées du point d’intersection des caractéristiques des dipôles du circuit.

Pour un circuit en série, l’intensité du point de fonctionnement sera celle qui circule dans le circuit et la tension du point de fonctionnement sera celle aux bornes du dipôle concerné.

Exemple
Le graphique ci-dessous montre le point de fonctionnement d’un circuit qui contient une résistance et une pile. Ce point de fonctionnement a les coordonnées ( ; ).

Tracé du point de fonctionnement
2. La loi d'Ohm

La résistance (aussi appelée conducteur ohmique) est caractérisée par une valeur qui lui est propre : la résistance  qui s’exprime en ohm (Ω Omega). Sa valeur se mesure avec un ohmètre.

La loi d’Ohm : la tension électrique  aux bornes d’un conducteur ohmique est proportionnelle à l’intensité  du courant électrique qui le traverse. La constante de proportionnalité est la valeur de la résistance  de ce conducteur ohmique.

où :
  •  la tension aux bornes de cette résistance, en volt (V) ;
  •  la valeur de la résistance, en ohm (Ω) ;
  •  l’intensité qui parcourt cette résistance, en ampère (A).

La caractéristique courant-tension de la résistance est ainsi une droite qui passe par l’origine. Le coefficient directeur de cette droite est la valeur de la résistance.

Exemple

Caractéristique tension-courant d’une résistance

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