Source de voltage

Qu'est-ce qu'une source de tension?

Le sources de tension Ils sont l'un des types de générateurs de force électromotrice (F.et.m.), qui alimentent l'énergie aux porteurs de charge d'un circuit électrique à une tension ou une tension fixe régulée par la source elle-même, quelle que soit l'impédance circitale.

L'autre type de Source de force électromotrice (F.et.m.) ce sont les Sources actuelles, qui fournissent de l'énergie au circuit de telle manière que, quelle que soit la résistance du circital, l'ampérage reste stable.

Source de tension de l'ordinateur, qui fournit une tension de courant directe stable de 5 volts et 12 volts pour alimenter les différents circuits et dispositifs de même

Une source de tension réelle est toujours limitée à une plage de fonctionnement, c'est-à-dire qu'elle fonctionne entre une plage de tension minimale et maximale et entre un courant minimum et un courant maximum.

La puissance d'une source est essentiellement le produit de la tension maximale et du courant maximum qui peut être fourni. Par conséquent, les sources de tension qui fonctionnent à la même tension maximale, peuvent être plus ou moins puissantes, selon le courant maximum qu'ils fournissent au circuit qu'ils nourrissent.

Types de sources de tension

Les sources de tension peuvent être de deux types:

• Courant continu
• Courant alternatif. 

Batteries et batteries

Parmi les sources de tension de courant continu figurent des batteries ou des batteries voltaïques.

Dans les batteries et les batteries, l'énergie est générée à partir de réactions chimiques qui produisent un échange de charges électriques entre les substances en réaction. 

Générateurs et alternateurs

Parmi les sources de tension alternatives figurent les alternateurs et les générateurs.

La source d'énergie est d'origine mécanique, par exemple: 

• La force qui s'applique à une manivelle ou une poulie connectée au générateur est convertie en courant alternatif. 
• Dans les barrages hydroélectriques, l'énergie potentielle de la chute d'eau déplace les turbines. 
• Dans les roues à palette déplacées par le courant d'une rivière, l'énergie cinétique de la roue est transférée au générateur.

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Circuits du redresseur et des investisseurs

Les batteries ne sont pas exclusivement les seules sources de tension de courant direct, car une alimentation CC peut être obtenue à partir de la rectification du courant alternatif à partir du réseau électrique domestique ou industriel. C'est le cas des sources de tension internes dans les ordinateurs de bureau et les transformateurs ou régulateurs externes dans les ordinateurs portables.

Il est également possible d'avoir une autre source de tension à partir de batteries par des moyens.

Résistance interne

Une tension ou une source de tension idéalisée est celle dont la résistance au passage du courant est nulle, mais les sources de tension réelles ont une résistance interne très petite mais pas nulle.

Pour cette raison, dans les sources de tension réelles, la tension dans leurs bornes dépend légèrement du courant total du courant, qui produit une goutte ou une faible tension nominale ou une tension de circuit ouvert de la source comme conséquence directe de la loi ohm.

Dans la mesure où les batteries se détériorent, sa résistance interne augmente. Pour cette raison, une batterie usée maintient la même tension nominale qu'une nouvelle, à condition qu'elle soit mesurée en circuit ouvert.

Mais lors de la pose d'une charge, la circulation de courant produit une chute de tension significative dans une batterie endommagée, tandis qu'une batterie en bon état, cette chute de tension est très petite par rapport à sa tension nominale.

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Force électromotrice

C'est la tension mesurée dans les bornes d'une source de tension pour ouvrir le circuit. Il est mesuré en volts et représente l'énergie utilisée par la source pour déplacer une charge Coulomb du terminal négatif au terminal positif, c'est-à-dire à la contre-courant, à l'intérieur de la source.

D'un autre côté, à travers le circuit externe, le courant circule normalement de positif au négatif. Il est alors clair que pour déplacer les charges à contre-courant, une source d'énergie externe est requise.

Dans le cas des batteries, l'énergie libérée dans les réactions chimiques donne à charge l'énergie cinétique nécessaire pour se déplacer contre la différence de potentiel des terminaux.

Mais dans les générateurs électriques, les porteurs de cargaisons énergétiques sont dus à la force magnétique exercée lorsque le conducteur du générateur se déplace par rapport au champ magnétique externe, produisant ce qui est connu sous le nom de courant induit.

Pour déplacer les conducteurs de l'enroulement d'un générateur, en présence d'un champ magnétique, une force mécanique externe est requise, qui est la source d'énergie électromotive.

À la fois dans le cas des batteries et des générateurs, les porteurs de charge qui se déplacent contre le courant souffrent de collisions qui les font perdre de l'énergie, et c'est l'origine de la résistance interne dans toutes les sources de tension.

Exercice résolu

Représentation schématique d'une source de tension (rectangle gris). La résistance interne et la résistance externe à la source F sont également indiqués.et.m de valeur ε. Source: F. Zapata.

Dans la source de tension de la figure précédente, lors de la mesure de la tension entre les points A et B avec l'interrupteur ouvert, une mesure de 13,5 volts est obtenue. Si une charge de résistance externe r = 100 ohms est placée, un courant circule à travers le circuit et la différence de potentiel entre les extrémités de la source devient 12 volts.

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Il est demandé de déterminer:

a) la force électromotive (f.et.m.) de la source

b) le courant total qui circule à travers le circuit

c) Résistance interne de la source de tension.

Solution à

La valeur de f.et.m. C'est la différence de potentiel entre les extrémités de la source lorsqu'elle est mesurée en un circuit ouvert, donc pour la source de cet exercice son F.et.M a une valeur ε = 13,5 V.

Solution B

On sait que lorsqu'une résistance externe est placée r = 100Ω, la tension entre les bornes A et B descend à VAB = 12,0 V, donc selon la loi d'Ohm:

V_{UN B} = I⋅r

où ça suit

I = v_{UN B} / R = 12,0 V / 100Ω = 0,12A

C'est-à-dire que le courant total circulant par la source est de 0,12A.

Solution C

La chute de tension source lorsque la charge externe est placée est:

13,5V - 12,0 V = 1,5 V

Cette baisse de tension est due à la résistance interne de la source par conséquent:

ε - vab = i⋅r_Toi

C'est-à-dire:

1,5 V = 0,12A ⋅r_Toi

À partir de laquelle il s'ensuit que, grâce à une simple autorisation, la résistance interne a une valeur de:

R_Toi = 1,5 V / 0,12A = 12,5Ω.