Piles et accumulateurs en
série
Chacun sait
qu'une pile ou un accumulateur sont des générateurs
qui produisent une tension continue, l'accumulateur pouvant se
recharger mais pas la pile. Une pile de 4,5 V est en fait constituée
de 3 piles de 1,5 V mises en série. De même, une
batterie d'accumulateurs de 12 V est obtenue à l'aide
de 6 éléments de 2 volts chacun. Le schéma
ci-contre représente trois piles de tensions 3 V, 5 V
et 2 V mises en série, quelle est la tension UAC
résultante ? Attention au sens de branchement : la pile
de 2 V doit être considérée comme de tension
–2 V puisqu’elle n’est pas branchée dans
le même sens que les deux autres.
La réponse est 6 V. Calculer la tension UAB |
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Force électromotrice et résistance
interne d’un générateur
Comme tout
conducteur, la pile (ou l’accumulateur) présente
une résistance au passage du courant. Lorsque la pile
est neuve cette résistance est faible (moins d’un
ohm), quand elle est usée, elle peut faire plusieurs dizaines
d’ohms. Si la résistance interne r du générateur
n’est pas négligeable par rapport à la résistance
de la charge il faudra en tenir compte. Dans le schéma
ci-contre la résistance interne de la pile r est
de 1 ohm, celle de la charge R de 100 ohms, on peut négliger
dans la plupart des cas la résistance interne de la pile
qui ne représente que 1% de la résistance du circuit.
Par contre, si la charge a une résistance de 2 ohms il
faut tenir compte de la résistance r qui représente
33% de la résistance du circuit.
La force électromotrice (f.e.m.) d’un générateur
correspond à sa tension à vide, lorsque la résistance
interne de la pile ne provoque pas de chute de tension puisqu’aucun
courant n’est débité par la pile. Son symbole
est E, elle varie avec le temps, celle d’un accumulateur
diminue lorsque ce dernier se décharge |
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Piles et accumulateurs en parallèle
Ce type
d’association est délicat et ne se réalise
guère que pour des éléments identiques et
branchés dans le même sens, comme sur le schéma
ci-contre. A la question : quelle est la tension résultante
d’un groupement de 3 piles de 1,5 volts branchées
en parallèle on peut répondre : 1,5 volts. Si un
élément est plus faible que les autres, ceux-ci
vont débiter dans le plus faible et se décharger.
L'intérêt d'un tel groupement est d'obtenir une
résistance interne plus faible avec le groupement qu'avec
chacun des éléments séparés et par
conséquent un plus fort débit. |
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Force contre-électromotrice
Lorsqu'un
générateur de force électromotrice E
et de résistance interne r débite dans un
autre générateur de courant continu de f.e.m. E'<E
et de résistance interne r', un courant I circule de E vers E' tel que :
(r+R+r').I =E-E'
E' est appelée force contre-électromotrice.
Application :
Soit un chargeur de batterie de tension à vide 17 V et
de résistance interne 0,8 ohm débitant dans un
accumulateur de f.c.e.m. 12 V et de résistance interne
0,2 ohm. Quelle sera l'intensité du courant débité
par le chargeur ?
En partant de la formule ci-dessus on peut écrire :
(0,8+0,2).I=17-12
d'où I = 5/1 = 5 A |
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