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electricite .pdf



Nom original: electricite.pdf
Titre: Microsoft PowerPoint - Licence européenne - Formation générale - UA5 - Technologie - MA_Electricité - 04032013.ppt [Lecture se
Auteur: xlb5900

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M d l de
Module
d formation
f
ti générale
é é l
TECHNOLOGIE DES TRAINS
Electricité générale

Licence européenne – Formation générale – Technologie des trains : Electricité générale
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1

Agenda
Introduction
1 U ité él t i
1. Unités électriques
1.1. Tension
1.2. Courant
1 3 Ré i t
1.3. Résistance
1.4. La force électromotrice
2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2 1 L l i d’Oh
2.1. La loi d’Ohm
2.2. Le travail
2.3. La puissance
3. Le groupement de résistances
d é i
4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule
4.2. La chute de tension
4.3. Le court circuit

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Agenda
5. L’aimantation par le courant
5.1. Champ magnétique dans un conducteur traversé par un courant
5.2. Champ magnétique dans une spire traversée par un courant
5.3. Aimantation du fer
5.4. Renforcement du champ magnétique d’une bobine
6. Les électro‐aimants
6.1. Constitution – Propriétés
6.2. Formes
6.3. Inducteurs
6.4. Action d’un champ magnétique sur un courant électrique
6.5. Phénomène d’induction avec un aimant permanent
6.6. Phénomène d’induction par électro‐aimant
7. L’alternateur – La dynamo
y
7.1. Introduction
7.2. Principe de fonctionnement
7.3. Constitution
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Agenda
8. Les moteurs à courant continu
8
Les moteurs à courant continu
8.1. Principe de fonctionnement ‐ Constitution
8.2. Utilisation 
8.3. Démarrage d’un moteur série
8.4. Shuntage d’un moteur série
f
q
8.5. Refroidissement des moteurs électriques
8.6. Inversion du sens de marche
9. Le courant alternatif
9 1 Introduction
9.1. Introduction
9.2. Grandeurs caractéristiques
9.3. Déphasage entre tension et courant alternatif
9.4. Courant alternatif triphasé
10. Le condensateur

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Agenda
11. Diodes et redresseurs
11 1 D
11.1. Description –
i ti
caractéristiques
té i ti
11.2. Exemple de fonctionnement
11.3. Le pont redresseur – principe
11 4 P t d
11.4. Pont redresseur avec filtrage capacitif
filt
itif
12. Le thyristor
12.1. Description
12 2 C b
12.2. Courbe caractéristique –
éi i
polarisation inverse
l i i i
12.3. Courbe caractéristique – polarisation directe
12.4. Caractéristiques
12.5. Exemple de fonctionnement
l d f
13. Le transformateur
13.1. Généralités
13.2. Constitution – caractéristiques
13.3. Rapport entre tension, courant, spires et puissance
14. Circuit filtre
15. Circuit PLC
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Introduction

Ce cours vise à donner un aperçu succinct des principes de 
l’électricité.
L’électricité est une forme d’énergie, comme l’énergie calorifique, 
l’énergie mécanique, l’énergie nucléaire, l’énergie lumineuse,…
L’énergie électrique peut être produite par transformation 
d’énergie mécanique (par ex., turbine ou moteur diesel), d’énergie 
chimique (batterie),…
D’autre part, l’énergie électrique peut aussi être convertie en 
énergie mécanique (moteur électrique), en énergie calorifique 
(chauffage électrique).
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Agenda
Introduction
1 U ité él t i
1. Unités électriques
1.1. Tension
1.2. Courant
1 3 Ré i t
1.3. Résistance
1.4. La force électromotrice
2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2 1 L l i d’Oh
2.1. La loi d’Ohm
2.2. Le travail
2.3. La puissance
3. Le groupement de résistances
d é i
4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule
4.2. La chute de tension
4.3. Le court circuit

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1. UNITES ELECTRIQUES

LE COURANT CONTINU
U ité él
Unités
électriques
ti

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1. UNITES ELECTRIQUES
1.1. Tension

Dans un récipient en verre rempli d’acide 
sulfurique dilué, on plonge une plaque 
de cuivre et une plaque de zinc sans les
de cuivre et une plaque de zinc sans les 
mettre en contact.
Nous pouvons observer que l’ampoule 
reliée à ces plaques ou électrodes au 
moyen de 2 fils en cuivre, s’allume.
La grandeur de la différence de potentiel entre les pôles d’un 
l ffé
l
l
ôl

élément s’exprime dans une unité appelée le Volt (V).
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NEW ELAN (Phase 0)

DCE MONS

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1. UNITES ELECTRIQUES
1.1. Tension

Une pile pour une lampe de poche a une tension de 1,5 V ;
La tension d’une batterie pour le démarrage et les 
services d’une voiture particulière est le plus souvent de 12 V ; 
i
d’
i
i liè
l l
d 12 V
pour des véhicules plus lourds (camion) 24 V.
La plupart du temps, l’éclairage d’une voiture de chemin 
La
plupart du temps l’éclairage d’une voiture de chemin
de fer fonctionne avec une batterie de 24V ; 72 V ou 110 V.
Les réseaux publics sont alimentés à 220 V
Les
réseaux publics sont alimentés à 220 V~ ((~ pour des tensions alternatives) ;
pour des tensions alternatives) ;
les caténaires de la SNCB sont généralement alimentés en 3000 V = (= pour tension 
continue).
Cependant, certaines lignes sont équipées d’une caténaire alimentée en 25KV 
alternatif monophasé (les lignes à grande vitesse, l’axe Athus‐Meuse et la ligne Liège‐
Guillemins ‐ Luxembourg).
Guillemins 
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1. UNITES ELECTRIQUES
1.1. Tension
Suivant la nature de l’application, différents types de sources de tension sont 
utilisés. 
tili é

Accumulateurs
Certains éléments peuvent, après épuisement, être rechargés en les faisant 
traverser par un courant électrique. On les appelle accumulateurs.
Les batteries d
Les
batteries d’accumulateur
accumulateur trouvent beaucoup d
trouvent beaucoup d’applications
applications aux chemins de 
aux chemins de
fer (éclairage des voitures, mise en marche des moteurs diesel des véhicules 
moteurs, entraînement de certains tracteurs de gare et d’ateliers etc.…).

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1. UNITES ELECTRIQUES
1.1. Tension

Machines rotatives
Les piles et les accumulateurs sont des petits producteurs d’électricité. Pour 
produire de l’électricité industrielle en grandes quantités, on utilise des 
machines rotatives (dynamos, alternateurs,…), lesquelles transforment 
l’énergie mécanique qui les entraîne en énergie électrique. 
Ces machines, dont le principe sera exposé plus loin, peuvent être entraînées 
Ces
machines dont le principe sera exposé plus loin peuvent être entraînées
soit au moyen de machines thermiques (machines à vapeur, moteur diesel,…), 
soit au moyen de machines hydrauliques (turbines).
Les génératrices et les alternateurs sont utilisés sur                                                
le matériel ferroviaire pour recharger les batteries                                                 et 
p
pour assurer l’éclairage des voitures.
g

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1. UNITES ELECTRIQUES
1.2. Courant
Dans un circuit électrique, lorsqu'une différence de potentiel est appliquée aux 
bornes d’un conducteur, elle provoque le déplacement d’électrons, que l'on 
appelle courant électrique. 
La quantité de courant (la charge) qui passe par seconde dans le conducteur doit 
q
(
g )q p
p
être connue. La charge électrique est exprimée en Coulomb (C).
On admet que le courant va du pôle positif vers                                                          
l ôl é if
le pôle négatif.
Plus grand est le courant, plus grand sera l’effet produit.
L’unité de mesure de l’intensité électrique est                                               
L’
i éd
d l’i
i é él
i
l’Ampère (A).
Un courant de 1 A signifie qu’il y passe une                                                           
charge de 1 C par seconde.

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1. UNITES ELECTRIQUES
1.3. Résistance

Un circuit électrique est constitué d
Un
circuit électrique est constitué d’une
une source de courant et d
source de courant et d’un
un appareil utilisateur R 
appareil utilisateur R
raccordé à cette source au moyen de deux fils de cuivre.
Ajoutons dans ce circuit un voltmètre (V) afin de mesurer la 
Ajoutons
dans ce circuit un voltmètre (V) afin de mesurer la
tension aux bornes de la source, et un ampèremètre (A) 
destiné à mesurer l’intensité.
LLa tension indiquée par le voltmètre est de 24 V. L’appareil 
t i i di é
l
lt èt
t d 24 V L’
il
utilisateur R est une lampe incandescente et  l’ampèremètre 
indique une intensité de 2,5 A.
Si nous remplaçons cette lampe par un appareil de chauffage 
électrique, l’ampèremètre indique maintenant 8 A.
On constate par conséquent que, pour une même tension appliquée, la lampe et l’appareil 
p
q
q
p
pp q
p
pp
de chauffage laissent passer un courant différent. L’appareil de chauffage laisse passer un 
courant plus important que la lampe ; on dit qu’il a une résistance électrique plus petite que 
la lampe.
L’unité de mesure de la résistance électrique est l’Ohm (Ω).
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1. UNITES ELECTRIQUES
1.4. La force électromotrice

Pour les sources de courant, on utilise le terme force électromotrice (f.é.m) 
(
)
E souvent confondu avec la tension aux bornes U (ou différence de 
potentiel). Ces notions, exprimées toutes les deux en volt, sont différentes. 
Tandis que la force électromotrice est la cause, la tension (ou différence de 
potentiel) est seulement la conséquence.
Considérons, par exemple, un élément Volta et supposons qu’il ne soit pas 
raccordé à un appareil utilisateur R. Au moyen d’un voltmètre, nous 
mesurons à ses bornes une tension de 1,5 V, qui représente la force 
électromotrice de cet élément. 
Si l’élément est raccordé à l’appareil utilisateur, la tension à ses bornes 
change suivant la valeur du courant fourni. Nous ne retrouvons plus cette 
,
p
force électromotrice de 1,5 V mais bien une tension plus basse.
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1. UNITES ELECTRIQUES
1.4. La force électromotrice

La résistance interne et le court‐circuit
La résistance interne et le court
circuit
Relions les deux pôles d’un élément (ou d’une source quelconque) par un 
conducteur en cuivre de grosse section dont la résistance est pratiquement 
g
p q
nulle. On dit qu’il y a un court‐circuit. 
Le courant qui passe alors dans le circuit est important et n’est limité que par la 
résistance de l’élément(ou
résistance de l
élément(ou de la source de courant). Cette résistance est appelée 
de la source de courant). Cette résistance est appelée
résistance interne. 
Pour prévenir des dégâts aux appareils et aux 
Pour
prévenir des dégâts aux appareils et aux
lignes, les circuits électriques sont protégés par 
des fusibles ou des disjoncteurs. En pratique, un 
court‐circuit a toujours des conséquences 
t i it t j
d
é
extrêmement dangereuses, à cause des 
intensités importantes qu’il provoque.
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1. UNITES ELECTRIQUES
1.4. La force électromotrice

La force électromotrice (f.é.m) E d
La
force électromotrice (f é m) E d’un
un élément, d
élément d’un
un 
accumulateur ou d’une machine est égale à la tension à ses 
bornes à circuit ouvert, en d’autres mots, quand il ne passe 
aucun courant
aucun courant.
Dans une source de courant, la force électromotrice E est 
j
p
q
toujours plus élevée que la tension U aux bornes à circuit 
fermé, étant donné qu’un courant traverse la résistance 
interne de la source (Ri), ce qui provoque une chute de 
tension égale à Ri I où :
tension égale à Ri.I où :

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Agenda
Introduction
1 U ité él t i
1. Unités électriques
1.1. Tension
1.2. Courant
1 3 Ré i t
1.3. Résistance
1.4. La force électromotrice
2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2 1 L l i d’Oh
2.1. La loi d’Ohm
2.2. Le travail
2.3. La puissance
3. Le groupement de résistances
d é i
4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule
4.2. La chute de tension
4.3. Le court circuit

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2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2.1. La loi d’Ohm

Une résistance R et un ampèremètre A sont 
connectés à un accumulateur via un 
interrupteur S.
La résistance totale du circuit est de 2 Ω.
Si on ferme l’interrupteur S, l’ampèremètre 
indique une intensité de 0,7 ampères (A).
En raccordant un voltmètre V aux deux 
b
bornes de l’accumulateur, nous mesurons 
d l’
l t
qu’il y a une différence de potentiel (ou 
tension) de 1,4 volts (V).
Nous constatons que : 0,7 A . 2 Ω = 1,4 V.

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2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2.1. La loi d’Ohm

Ensuite, nous remplaçons la résistance 
initiale par une autre afin d’avoir une 
résistance totale de 4 Ω.
résistance totale de 4 Ω.
Lorsque l’on ferme l’interrupteur S , 
l’ampèremètre nous indique une intensité 
de 0,35 A. En effet, la résistance R étant 
doublée, le courant diminue de moitié. 
Le voltmètre indique toujours une tension 
Le
voltmètre indique toujours une tension
U de 1,4 V.
Conclusion
C
l i : Le courant I qui circule dans un circuit électrique est directement 
L
I i i l d
i i él
i
di
proportionnel à la tension U et inversement proportionnel à la résistance R. 
C’est la loi d’Ohm.
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20

2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2.1. La loi d’Ohm

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2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2.2. Le travail
ENERGIE ELECTRIQUE : le travail fourni est égale au produit de la tension (U) par
l’intensité du courant (I) qui passe en un point donné pendant un temps donné (t).

W = U x I x t

UxIxt
W = énergie en joules (J)
U = tension en Volts (V)
U = tension en Volts (V)
I = courant en Ampère (A)
t = temps en secondes (s)
On utilise couramment le kilowattheure :
(1 kWh = 1 000 Wh).
Relations entre les unités :
1 Wh = 3600 J,
1 kWh=3,6 x l0⁶J

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2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2.3. La puissance

La puissance d
La
puissance d’un
un courant électrique est le travail fourni par 
courant électrique est le travail fourni par
unité de temps (seconde).
P i
Puissance =

== U x I x t
UxIxt
t

L’unité de mesure de la puissance est le Watt (W) avec comme multiple le 
kilowatt (KW) ; 1kW = 1000 Watt.
kilowatt (KW) ; 1kW 
1000 Watt.
Une puissance de 1 watt fournit un travail de 1 joule par seconde
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Agenda
Introduction
1 U ité él t i
1. Unités électriques
1.1. Tension
1.2. Courant
1 3 Ré i t
1.3. Résistance
1.4. La force électromotrice
2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2 1 L l i d’Oh
2.1. La loi d’Ohm
2.2. Le travail
2.3. La puissance
3. Le groupement de résistances
d é i
4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule
4.2. La chute de tension
4.3. Le court circuit

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3. le groupement de résistances
Principe
Puisque les circuits électriques peuvent être expliqués par analogie avec des
Puisque les circuits électriques peuvent être expliqués par analogie avec des 
circuits hydrauliques, on divisera le groupement des résistances en deux 
parties, c’est‐à‐dire le circuit électrique réel et le circuit hydraulique 
correspondant.
d

Groupement en série
Deux turbines T1 et T2 sont montées l’une à la
suite de l’autre sur la même conduite. L’eau
i d l’
l
ê
d i

venant du réservoir doit d’abord vaincre la
résistance offerte par la turbine T1 avant
d’atteindre la turbine T2 où une nouvelle
résistance s’oppose à son passage.

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3. le groupement de résistances

Groupement en série
Groupement en série
Le courant électrique fourni par l’accumulateur 
doit d’abord traverser la lampe L2, où il 
rencontre une résistance, avant d’atteindre la 
lampe L1 où une nouvelle résistance lui est
p
offerte, pour revenir ensuite à la borne négative 
de l’accumulateur.
Si le filament de l’une des deux lampes est brûlé, 
Si
l fil
d l’
d d
l
b ûlé
l’autre ne s’éclaire pas puisqu’il n’y a plus de 
circulation de courant, étant donné que le circuit 
est ouvert.

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26

3. le groupement de résistances

G
Groupement parallèle
t
llèl
La conduite amenant l’eau du réservoir se
di i
divise en deux. Une turbine est montée sur
d
U
bi
é
chacune de ses conduites.
La quantité d’eau venant du réservoir se
partage en deux au point A. Une partie traverse
la turbine T1 tandis que l’autre partie traverse la
turbine T2.
Le débit d’eau passant dans le tuyau commun
avant les deux turbines est le même que celui
passant dans le tuyau commun après les deux
passant dans le tuyau commun après les deux
turbines.

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3. le groupement de résistances

G
Groupement parallèle
t
llèl
Le courant électrique fourni par
l'accumulateur se divise et traverse les 2
consommateurs du circuit.
Une partie du courant traverse la lampe L1
tandis que l'autre partie traverse la lampe
L2.
Si l'une des deux lampes est brûlée, l'autre
reste allumée puisque son circuit reste
fermé.

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3. le groupement de résistances

Groupement  série‐parallèle
p
p
Le courant électrique fourni par l’accumulateur
traverse d’abord la lampe L1 et ensuite se divise
d f
de façon à alimenter les lampes L2 et L3.
à l
l l
L’intensité du courant traversant la lampe L1
est égale à la somme des intensités de courant
qui traverse les lampes L2 et L3.
Si le filament de la lampe L1 est brûlé, les
lampes L2 et L3 s’éteignent également. Par
p
g
g
contre, si le filament d’une des deux lampes L2
ou L3 est brûlé, les deux autres lampes restent
allumées parce que le circuit reste fermé
allumées parce que le circuit reste fermé.
Fig.2 : représentation schématique de 3
résistances (consommateurs) raccordées en
série parallèle
série‐parallèle.
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3. le groupement de résistances

Re est la résistance totale exprimée en Ohms (W )
R1, R2, R3 etc... sont les valeurs exprimées en ohms de la première résistance, 
puis de la deuxième
etc...

Re = R1 + R2 + R3 + R4 ...
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3. le groupement de résistances

R est la résistance équivalente exprimé en Ohms (W )
R1 R2 R3 t
R1, R2, R3 etc... sont les valeurs exprimées en ohms de la première résistance, 
tl
l
i é
h d l
iè é i t
puis de la deuxième
etc...

‐ Avec deux résistances

‐ Avec plus de deux résistances
Avec plus de deux résistances
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Agenda
Introduction
1 U ité él t i
1. Unités électriques
1.1. Tension
1.2. Courant
1 3 Ré i t
1.3. Résistance
1.4. La force électromotrice
2. La loi d’Ohm, travail et puissance
2 1 L l i d’Oh
2.1. La loi d’Ohm
2.2. Le travail
2.3. La puissance
3. Le groupement de résistances
d é i
4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule
4.2. La chute de tension
4.3. Le court circuit

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4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule

1) Prenons une résistance variable R et raccordons 
1)
Prenons une résistance variable R et raccordons
celle‐ci aux bornes d’une source de courant. Nous 
déplaçons le balais B de telle façon que toute la 
résistance R soit parcourue par le courant
résistance R soit parcourue par le courant.
L’ampèremètre nous indique que l’on consomme une 
intensité de 1 A. Après un certain temps, nous 
constatons que la résistance s’est échauffée.
2) Amenons le balais B vers le centre de la résistance 
R, l’intensité est alors de 5 A.
Nous constatons que la partie de la résistance R 
parcourue par le courant devient incandescente
parcourue par le courant devient incandescente 
après un certain temps.

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4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.1. L’effet Joule

3)  Déplaçons ensuite le balais B vers 
) é l
l b l
l’extrémité de la résistance. Le 
courant parcourant une partie de la 
résistance est maintenant de 10 A.
Cette partie de résistance s’échauffe 
fortement et après un certain
fortement et, après un certain 
temps, atteint son point de fusion.
Conclusion :: un conducteur parcouru par un courant électrique dégage de la 
Conclusion
un conducteur parcouru par un courant électrique dégage de la
chaleur. Ce phénomène est appelé effet Joule. La puissance électrique 
dissipée en chaleur n’est pas transformée en puissance mécanique, 
lumineuse et est donc à considérer comme une perte
lumineuse,… et est donc à considérer comme une perte.
La quantité de chaleur produite dépend de l’intensité du courant (I), de la 
nature du conducteur (donc de sa résistance) et de la durée (t) de passage 
(
)
() p
g
du courant.
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4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.2. La chute de tension

Si nous regardons l
Si
nous regardons l’exemple
exemple pris ci
pris ci‐
contre, on voit que la tension U 
aux bornes de la dynamo D est de 
24 V
24 V.
Par contre, le voltmètre V, branché 
aux bornes du moteur M, indique 
une tension de 22,8 V.
d
La chute de tension dépend de la résistance des conducteurs. Plus la résistance 
est grande, plus la chute de tension est importante. Par conséquent, il existe une 
d
l l h
d
i
i
é
il i
perte de puissance dans les conducteurs qui se transforme en chaleur.
La puissance fournie par la dynamo : 
La puissance développée par le moteur : 
p
p
La perte de puissance :

24 V x 4 A = 96 W 
22,8 V x 4 A = 91,2 W 
96 W – 91,2 W = 4,8 W.
,
,

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4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.3. Le court-circuit

Si on relie 2 fils de potentiel différents au moyen d’une barre de cuivre, 
l
fl d
l d ffé
d’
b
d
nous constatons que les conducteurs s’échauffent très vite et fondent. 
C’est le court circuit.
Si on intercale un fil très fin dans le                                                          
circuit c’est
circuit, c
est lui qui va fondre tandis                                                               
lui qui va fondre tandis
que les conducteurs restent intacts.

Tous les circuits électriques doivent être munis
d’un appareil de sécurité afin d’éviter les avaries et
éventuellement les incendies.
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4. Dégagement de chaleur par le courant électrique
4.3. Le court-circuit

En pratique on rencontre les appareils de protection suivants :
En pratique, on rencontre les appareils de protection suivants :


les fusibles, constitués d’un fil calibré en argent ou                                        
en cuivre. Ce fil est placé dans un support isolant ;
i
C fil
l éd
i l



les disjoncteurs thermiques s’ouvrant à une certaine température sous 
l’influence d’un ‘‘bimétal’’ ;



les disjoncteurs magnétiques, qui                                                                  
ss’ouvrent
ouvrent dès que le courant et la force                                            
dès que le courant et la force
magnétique atteignent une certaine valeur.

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Agenda
5. L’aimantation par le courant
5.1. Champ magnétique dans un conducteur traversé par un courant
5.2. Champ magnétique dans une spire traversée par un courant
5.3. Aimantation du fer
5.4. Renforcement du champ magnétique d’une bobine
6. Les électro‐aimants
6.1. Constitution – Propriétés
6.2. Formes
6.3. Inducteurs
6.4. Action d’un champ magnétique sur un courant électrique
6.5. Phénomène d’induction avec un aimant permanent
6.6. Phénomène d’induction par électro‐aimant
7. L’alternateur – La dynamo
y
7.1. Introduction
7.2. Principe de fonctionnement
7.3. Constitution
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5. L’aimantation par le courant
5.1. Champ magnétique dans un conducteur traversé par
un courant

Lorsqu’un conducteur est parcouru par un courant, un champ 
magnétique prend naissance autour de celui‐ci. 
Pour démontrer ce phénomène, nous plaçons une aiguille 
aimantée près d’un
aimantée près d
un conducteur de courant. 
conducteur de courant
Lorsque ce dernier est parcouru                                                            
par un courant, l’aiguille aimante                                                     
s’oriente de façon à se placer                                          
perpendiculairement au conducteur.
di l i
d

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5. L’aimantation par le courant
5.2. Champ magnétique dans une spire traversée par un
courant

Une spire parcourue par un courant 
p p
p
engendre un champ magnétique. 
Autour de chaque spire 
apparaissent des lignes de force 
i
d li
d f
circulaires, d’un côté apparaît un 
pôle nord et de l’autre
pôle nord et de l
autre côté apparaît 
côté apparaît
un pôle sud.
Le sens du champ magnétique dépend 
du sens du courant.
Si on visse un tire‐bouchon en suivant le 
sens du courant, la rotation du manche 
détermine le sens des lignes de force.
détermine le sens des lignes de force.
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5. L’aimantation par le courant
5.2. Champ magnétique dans une spire traversée par un
courant

D’autre part, dans une spire, si nous                                      
faisons suivre au manche du  tire‐
bouchon le sens du courant, le sens                                           
dans lequel il va se déplacer                                                
indiquera le sens des lignes de force
indiquera le sens des lignes de force                                          
dans la spire.
Conclusions
‐ L’intensité du champ magnétique dans une bobine dépend de 
l’intensité du courant et du nombre se spires ;
‐ Les lignes de forces à l’intérieur d’une spire vont de sud vers le 
nord et à l’extérieur
nord et à l
extérieur d
d’une
une spire, du nord vers le sud.
spire du nord vers le sud
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5. L’aimantation par le courant
5.3. Aimantation du fer

Dans une bobine seule, les lignes de 
Dans
une bobine seule les lignes de
force à l’intérieur de cette bobine 
traversent l’air comme représenté ci‐
p
contre.

Lorsque nous plaçons une barre de fer dans 
la bobine, les lignes de force se concentrent
la bobine, les lignes de force se concentrent 
pour la traverser. Les lignes de forces 
traversent donc plus facilement le fer que 
ll’air
air. On dit que la perméabilité au lignes de 
On dit que la perméabilité au lignes de
force du fer est plus importante que celle de 
l’air. Cette propriété s’appelle la 
perméabilité magnétique.
é bilité
éti
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5. L’aimantation par le courant
5.4. Renforcement du champ magnétique d’une bobine

Plaçons une bobine (sans noyau) aux environs d’une boussole. La boussole
est placée à une distance telle que le passage du courant dans le solénoïde
la fasse à peine dévier. Lorsqu’un noyau en fer doux est placé dans la bobine, 
p
q
y
p
,
nous constatons que l’aiguille aimantée dévie fortement.
Conclusion
La présence d’un noyau en fer doux à l’intérieur du champ magnétique
modifie ce champ et augmente son intensité.
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Agenda
5. L’aimantation par le courant
5.1. Champ magnétique dans un conducteur traversé par un courant
5.2. Champ magnétique dans une spire traversée par un courant
5.3. Aimantation du fer
5.4. Renforcement du champ magnétique d’une bobine
6. Les électro‐aimants
6.1. Constitution – Propriétés
6.2. Formes
6.3. Inducteurs
6.4. Action d’un champ magnétique sur un courant électrique
6.5. Phénomène d’induction avec un aimant permanent
6.6. Phénomène d’induction par électro‐aimant
7. L’alternateur – La dynamo
y
7.1. Introduction
7.2. Principe de fonctionnement
7.3. Constitution
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6. Les électro-aimants
6.1. Constitution - Propriétés

Constitution d’une
Constitution d
une bobine
bobine
Un électro‐aimant est constitué par une ou plusieurs bobines 
en fil de cuivre pourvue(s) d’un noyau en fer doux. Lorsque la 
bobine est parcourue par un courant, elle est dite ‘‘excitée’’.
Propriétés
Les électro‐aimants possèdent deux propriétés principales :
‐ l’aimantation est temporaire. Elle apparaît et disparaît 
avec le courant ;
‐ les attractions sont plus grandes que les aimants 
permanents
permanents.
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6. Les électro-aimants
6.2. Formes

Les électro‐aimants peuvent avoir différentes formes : avec noyau 
droit avec noyau en fer à cheval et avec noyau adapté
droit, avec noyau en fer à cheval et avec noyau adapté.

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46

6. Les électro-aimants
6.3. Inducteurs

Les inducteurs des machines électriques sont des électro‐aimants lourds. Dans les 
Les
inducteurs des machines électriques sont des électro‐aimants lourds Dans les
dynamos et moteurs à courant continu, ils sont fixes tandis que dans les 
alternateurs ils sont en général rotatifs. Les inducteurs servent à produire le champ 
magnétique (flux Φ) dans ces machines qui seront étudiées ultérieurement
magnétique (flux Φ) dans ces machines qui seront étudiées ultérieurement.

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47

6. Les électro-aimants
6.4. Action d’un champ magnétique sur un courant électrique

Prenons un fil de cuivre A
Prenons
un fil de cuivre A‐B
B suspendu aux extrémités de deux 
suspendu aux extrémités de deux
lignes (conducteurs)
Si nous plaçons ce conducteur dans 
Si
l
d t
d
un aimant en forme de fer à cheval et 
q
que nous alimentons le conducteur 
comme représenté sur la figure ci‐
contre, nous remarquons que le 
conducteur passe de la position A B à
conducteur passe de la position A‐B à 
la position A’‐B’. Le conducteur est 
donc poussé vers l’extérieur de 
l’aimant. Le conducteur est soumis à 
une force électromagnétique. C’est le 
principe du moteur électrique
principe du moteur électrique.
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6. Les électro-aimants
6.4. Action d’un champ magnétique sur un courant électrique

Si nous inversons le sens du 
courant et que l’on conserve 
q
l’aimant dans le même sens, nous 
remarquons que le conducteur 
est attiré vers le centre de 
l’aimant. Nous constatons donc 
que la force s’est
que la force s
est inversée.
inversée

Si l’on retourne l’aimant avec le courant dans le sens initial, nous 
remarquons que le conducteur est attiré vers le centre de l’aimant.
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