Dipôle électrique

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Le dipôle électrique est un composant électrique possédant deux bornes. Par exemple, les lampes, les interrupteurs, les générateurs, les piles, les diodes, les DEL, les résistances et les moteurs sont des dipôles. On distingue en général deux sortes de dipôles :

  • Les générateurs qui peuvent produire du courant électrique : dipôles actifs
  • Les récepteurs qui reçoivent le courant électrique : dipôles passifs.

Classification des dipôles[modifier | modifier le code]

On classe les dipôles selon leur caractéristique électrique, c'est-à-dire une courbe représentative, soit de la fonction u_D = f(i_D) \,, soit de la fonction réciproque i_D = f^{-1}(u_D) \, avec

  • u_D  \, : tension aux bornes du dipôle,
  • i_D \, : intensité du courant qui traverse le dipôle

Dipôles passifs et actifs[modifier | modifier le code]

  • Les dipôles passifs ont une caractéristique qui passe par l'origine (u = 0 ; i = 0). Ils ne peuvent que consommer de la puissance électrique, et cette puissance est dissipée par effet Joule.
  • Les dipôles actifs ont une caractéristique qui ne passe pas par l'origine et une partie de la puissance qu'ils mettent en jeu ne correspond pas à de l'effet Joule.

Dipôles linéaires[modifier | modifier le code]

Cette dénomination ambiguë recouvre deux sens :

  • dipôles dont la caractéristique est une droite,
  • dipôles pour lesquels la fonction f : uD = f (iD) est une fonction différentielle à coefficient constant.

Pour les dipôles passifs non linéaires on définit pour un point de fonctionnement donné :

  • la résistance statique : RS = U / I
  • la résistance dynamique : RD = dU / dI

Dipôles symétriques[modifier | modifier le code]

Dipôles dont la caractéristique est symétrique par rapport à l'origine. Pour ces dipôles, le sens de branchement est sans importance.

Impédance d'un dipôle[modifier | modifier le code]

En régime sinusoïdal de courant le comportement des dipôles dépend de la fréquence f donc de la pulsation ω = 2 π f

On définit l'impédance d'un dipôle par :

Zω = Uω / Iω, avec

  • Uω : valeur efficace de la tension de pulsation ω aux bornes du dipôle
  • Iω : valeur efficace de l'intensité du courant de pulsation ω à travers le dipôle.

Dipôles linéaires idéaux[modifier | modifier le code]

Ce sont des dipôles virtuels qui répondent parfaitement à des équations mathématiques à coefficient constant. Les dipôles réels sont, soit assimilés à ces dipôles idéaux, soit considérés comme des associations particulières de ces dipôles idéaux.

Dipôles passifs idéaux[modifier | modifier le code]

Ils sont aux nombres de quatre :

Les résistances pures[modifier | modifier le code]

Elles respectent exactement la relation u = R i. avec R constant quelles que soient les conditions d'utilisation.

En régime sinusoïdal leur impédance complexe est donc égale à R

Les inductances pures[modifier | modifier le code]

Elles respectent exactement la relation

u =L \cdot \frac{di}{dt} avec L constant quelles que soient les conditions d'utilisations.

En régime sinusoïdal leur impédance complexe est donc égale à j.Lω

Les condensateurs parfaits[modifier | modifier le code]

Ils respectent exactement la relation

i =C \cdot \frac{du}{dt} avec C constant quelles que soient les conditions d'utilisation.

En régime sinusoïdal leur impédance complexe est donc égale à 1/j.Cω.

Les résistances à memoire[modifier | modifier le code]

Dipôles actifs idéaux[modifier | modifier le code]

Les sources idéales de tension[modifier | modifier le code]

Elles délivrent une tension continue ou variable au cours du temps totalement indépendante du courant qui les traverse.

Les sources idéales de courant[modifier | modifier le code]

Elles imposent d'être traversées par un courant continu ou variable au cours du temps totalement indépendant de la tension à leurs bornes.

Propriétés physiques des dipôles linéaires[modifier | modifier le code]

  • Lorsqu'un ensemble de ces dipôles est alimenté en régime sinusoïdal de tension, l'intensité qui le traverse est également sinusoïdale et de même fréquence.
  • Le facteur de puissance d'un ensemble de dipôles linéaires est toujours égal au cosinus du déphasage du courant par rapport à la tension (le cos φ)

Puissance consommée par un dipôle électrique[modifier | modifier le code]

Un dipôle traversé par un courant d'intensité i  \, et dont la tension à ses bornes est u  \, met en jeu une puissance p  \, telle que p = u \cdot i \,

Cette puissance correspond à la puissance consommée lorsque u et i sont fléchés selon la convention récepteur (en sens opposé) et à la puissance fournie lorsqu'ils sont fléchés avec la convention générateur.