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IUFM de Basse Normandie Travaux dirigés Master 1
TD 3 : Loi générale de l’électricité
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Td3 loi générale de l'électricité

  1. 1. IUFM de Basse Normandie Travaux dirigés Master 1 TD 3 : Loi générale de l’électricité Ms. AVRIL & ERNOULT page 1 UE124-S2I Chaîne d’information et constituants Objectifs : Apprendre la terminologie et à reconnaitre les constituants des circuits électriques. Utiliser les lois fondamentales des circuits électriques. Travaux à faire sur feuilles en s’appuyant sur le chapitre « D – Circuits et systèmes linéaires » du polycopier de cours. Exercice N° 1 : A partir du circuit ci-contre : 1. Enoncer les nœuds, 2. Enoncer les branches, 3. Enoncer les mailles. Exercice N°2 : 1. On souhaite déterminer la résistance de la totalité du fil utilisé dans une installation bifilaire d’une entreprise. On dispose pour cela des informations suivantes : • Fil en cuivre isolé de diamètre 2.5 mm • Longueur total de fil utilisé (100 m) 2. Proposer des solutions pour diminuer la résistance globale. Exercice N°3 : A partir du circuit ci-contre : 1. Ecrire un système d’équations caractérisant le circuit. 2. Résoudre ce système Exercice N°4 : A partir du circuit ci-contre : 1. Ecrire un système d’équations caractérisant le circuit. 2. Résoudre ce système sachant que : U1 = 20 V ; U2 = 5 V et U4 = -8 V Exercice N°5 : L’expressions des intensités des courants électriques i1(t) et i2(t) est donnée par : i1(t) = 10 √2 sin (ωt - π/3) i2(t) = 10 √2 sin (ωt + π/3) i2 i3 i1 1. Exprimez l’expression de i3(t) en fonction de i1(t) et i2(t). 2. Exprimez l’expression de i3(t) sous la forme : I √2 sin (ωt-θ) et déterminer les valeurs de l’intensité I et de l’angle θ. Nota : sin(a)-sin(b)= 2 cos ((a+b)/2) sin ((a-b)/2)
  2. 2. IUFM de Basse Normandie Travaux dirigés Master 1 TD 3 : Loi générale de l’électricité Ms. AVRIL & ERNOULT page 2 UE124-S2I Chaîne d’information et constituants Correction Exercice N° 1 : A partir du circuit ci-contre : 1. Enoncer les nœuds : A, B, C, D 2. Enoncer les branches : • Entre D et A : o R1 ; e ; R3 o R2 o C1 ; R4 ; C2 ; L1 o C1 ; R4 ; R5 ; L1 • Entre A et B : o C1 ; R4 o R2 ; L1 ; C2 o R2 ; L1 ; R5 o R1 ; e ; R3 ; L1 ; C2 o R1 ; e ; R3 ; L1 ; R5 • Entre B et C : 4 branches • Entre C et D : 5 branches 3. Enoncer les mailles. • R1 ; e ; R3 ; R2 • R2 ; L1 ; C2 ; R4 ; C1 • C2 ; R5 • R1 ; e ; R3 ; L1 ; C2 ; R4 ; C1 • R1 ; e ; R3 ; L1 ; R5 ; R4 ; C1 • R2 ; L1 ; R5 ; R4 ; C1 Exercice N°2 : 1. On souhaite déterminer la résistance de la totalité du fil utilisé dans une installation bifilaire d’une entreprise. On dispose pour cela des informations suivantes : • Fil en cuivre isolé de diamètre 2.5 mm • Longueur total de fil utilisé (100 m) R = ρ . l avec : l = longueur du fil (m) S = section du fil (m²) S ρ = résistivité du matériau (Ω.m) S= π R²= π D² = π (2.5 10-3 )² = 4.908 10-6 m² 4 4 ρ = 1.72 10-8 Ωm d’où pour 1 m : R1m = 1.72 10-8 1 = 3.504 mΩ 4.908 10-6 D’où pour l’installation globale : RG = 100 R1m = 350 mΩ = 0.35Ω 2. Proposer des solutions pour diminuer la résistance globale. D’après la formule :
  3. 3. IUFM de Basse Normandie Travaux dirigés Master 1 TD 3 : Loi générale de l’électricité Ms. AVRIL & ERNOULT page 3 UE124-S2I Chaîne d’information et constituants On peut diminuer : Si on augmente la section du fil mais on augmente le poids et le coût de l’installation. Si on change de matériau conducteur mais attention aussi au coût. Exercice N°3 : A partir du circuit ci-contre : 1. Ecrire un système d’équations caractérisant le circuit. D’après la loi des nœuds, on a : En A : i3 = i1 + i2 En B : i6 = i1 + i12 En C : i3 = i9 + i8 En D : i4 + i12 = i7 + i8 En E : i5 = i4 + i11 En F : i10 = i9 + i5 2. Résoudre ce système i1 = 1A i2 = 0.9A i3 = 1.9A i4 = 0.2A i5 = 0.5A i12 = 0.7A Exercice N°4 : A partir du circuit ci-contre : 1. Ecrire un système d’équations caractérisant le circuit. D’après la loi des mailles : Maille 1 : A →B→C→D→E→F Maille 2 : A→B→E→F Maille 3 : B→C→D→E U1 = U2 + U3 - U4 – U6 U1 = U2 + U5 U5 = U3 - U4 2. Résoudre ce système sachant que : U1 = 20 V ; U2 = 5 V et U4 = -8 V (a) 20 = 5 + U3 – (-8) – U6 (b) 20 = 5 + U5 (c) U5 = U3 – (-8) d’où U3 = 7V U5 = 15V U6 = 0V Exercice N°5 : L’expressions des intensités des courants électriques i1(t) et i2(t) est donnée par : i1(t) = 10 √2 sin (ωt - π/3) i2(t) = 10 √2 sin (ωt + π/3) i2 i3 i1 1. Exprimez l’expression de i3(t) en fonction de i1(t) et i2(t). i2(t) = i3(t) + i1(t)
  4. 4. IUFM de Basse Normandie Travaux dirigés Master 1 TD 3 : Loi générale de l’électricité Ms. AVRIL & ERNOULT page 4 UE124-S2I Chaîne d’information et constituants d’où i3(t) = i2(t) - i1(t) 2. Exprimez l’expression de i3(t) sous la forme : I √2 sin (ωt-θ) et déterminer les valeurs de l’intensité I et de l’angle θ. Nota : sin(a)-sin(b)= 2 cos ((a+b)/2) sin ((a-b)/2) i1(t) = 10 √2 sin (ωt - π/3) i2(t) = 10 √2 sin (ωt + π/3) i3(t) = i2(t) - i1(t) = 10 √2 sin (ωt + π/3) - 10 √2 sin (ωt - π/3) = 10 √2 [ sin (ωt + π/3) - sin (ωt - π/3)] = 10 √2 [ 2 cos (((ωt + π/3)+(ωt - π/3))/2) sin (((ωt + π/3)-(ωt - π/3))/2)] = 10 √2 [ 2 cos (ωt) sin (π/3)] Comme sin (π/3) = √3/2 on a : i3(t) = - 10 √2 √3 cos (ωt) = 10 √2 √3 sin (ωt - π/2 ) = D’où I = 10 √3 et θ = - π/2

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