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Caractéristique U = f (I) de dipôles
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1) Caractéristique d'une lampe à incandescence
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Le filament d'un lampe à incandescence est en
tungstène. (Il existe des lampes à filament de carbone utilisées
pour des expériences de laboratoire)
La courbe caractéristique U = f(I) d'une lampe à incandescence n'est pas une droite passant par l'origine comme celle du résistor. |
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La différence de température du filament entre la valeur initiale (0V) et la valeur finale (9,5V) est très importante, ce qui explique que le filament ne se comporte pas comme un conducteur ohmique. La résistance de la lampe étudiée varie de 13,9 ohms à froid jusqu'à 71,3 ohms à chaud. (Voir le tableau ci-dessous) Tous les fils métalliques ont un telle caractéristique U=f(I) si leur température varie: Leur résistance électrique augmente avec la température Par contre, si la température ne varie pas de manière appréciable, les métaux et les alliages métalliques sont des conducteurs ohmiques. |
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Caractéristique d'une lampe obtenue par ExAO. Le
tableau de mesure a été importé dans un tableur. Une courbe de tendance polynomiale a été ajoutée.
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| Remarque: Un résistor aggloméré ou à couches de carbone résiste mal à la chaleur, mais si on le maltraite en dépassant la puissance nominale, sa caractéristique s'incurve dans l'autre sens (la résistance diminue avec la température). Il en est de même pour une lampe à filament de carbone. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2) Caractéristique d'une diode à jonction PN
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Une diode a la propriété de laisser passer le courant dans un sens (diode passante) et de l'arrêter dans l'autre sens (diode bloquée). Une étude approximative semble montrer que la diode se comporte comme un fil de résistance négligeable quand elle est passante et comme un interrupteur ouvert quand elle est bloquée. La réalité est un peu différente. La caractéristique U= f(I) nous
le montre: |
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| Contrairement au résistor ou à la lampe, la
caractéristique de la diode n'est pas symétrique par rapport à
l"origine. On dit que le résistor et la lampe sont des dipôles symétriques alors que la diode est un dipôle asymétrique |
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3) Caractéristique d'un générateur de tension continue.
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On reconnaît un générateur de tension à sa particularité de
posséder une tension à ses bornes lorsqu'il est isolé, sans circuit
extérieur, c'est-à-dire en l'absence de courant. Cette tension
constitue sa force
électromotrice E.
Lorsque qu'une pile débite du courant, la tension à ses bornes diminue progressivement. |
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La caractéristique est pratiquement une droite d'équation: E est la force électromotrice ou tension à
vide. Les accumulateurs ont une résistance interne beaucoup plus faible
que les piles, leur tension est pratiquement indépendante de
l'intensité. La caractéristique d'un générateur ne passe pas par l'origine
(existence d'une tension en l'absence de courant). |
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3) Utilisation des courbes caractéristiques: Point de fonctionnement
Exemple: Une lampe 6V - 0,1A est branchée aux bornes d'une
pile de force électromotrice E = 6V et de résistance interne Comment connaître la tension aux bornes de la lampe et l'intensité du courant qui la traverse? Comme on ignore l'équation de la caractéristique de la lampe, il faut résoudre le problème graphiquement. On trace sur le même graphique la caractéristique de la pile dont l'équation est U = -15 I + 6 et celle de la lampe. L'intersection des deux courbes indique le point de fonctionnement: (88mA - 4,7V)
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