Résistance interne et puissance utile
Pourquoi une pile perd de la tension
La résistance interne s’oppose au courant dans la source : la tension aux bornes baisse sous charge. La charge est le circuit qui utilise l’énergie ; un milliampère (mA) est un millième d’ampère et le watt (W) mesure la puissance.
TABLE D’EXPÉRIENCES
Modifie les réglages du circuit, prédis les mesures puis vérifie un défi. Ce sont des modèles pédagogiques ; chaque leçon explique leurs hypothèses.
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Pourquoi cela fonctionne
Source idéale avec résistance interne fixe. La chimie, l’état de charge, l’échauffement et l’autonomie ne sont pas simulés.
Vs est la tension de source, Ri la résistance interne, RL la résistance de charge et I le courant. I = Vs/(Ri + RL) ; tension de charge = I × RL. Puissance de charge = I² × RL ; perte interne = I² × Ri.
Difficulté
Construis · Construis le circuit
Alimente à 9 V, avec résistance interne 2 Ω et charge 100 Ω. Lis environ 8.824 V.
Besoin d’un indice ?
Vs = 9 V; Ri = 2 Ω; RL = 100 Ω → 8.824 V
Explore · Change une grandeur
À 9 V et résistance interne 5 Ω, garde au moins 8.5 V sur la charge et au moins 50 mA.
Besoin d’un indice ?
Vs = 9 V; Ri = 5 Ω; RL = 100 Ω → 8.571 V; 85.714 mA
Résous · Relève le défi
À 9 V et résistance interne 10 Ω, fournis 1.2–1.4 W à la charge avec perte interne maximale de 0.35 W.
Besoin d’un indice ?
Vs = 9 V; Ri = 10 Ω; RL = 40 Ω → 1.296 W; 0.324 W
Lectures complémentaires et fiches de circuits
Pourquoi une pile perd de la tension
Une règle utile
Une source peut sembler saine à vide puis chuter sous courant : une seule mesure de tension ne révèle pas sa résistance interne.
Au-delà du modèle
Avec Ri positive et une charge réglable sans restriction, la puissance maximale apparaît pour RL = Ri. La moitié se perd à l’intérieur : puissance maximale ne signifie pas rendement maximal ; le curseur peut ne pas atteindre cette condition.
Un piège à éviter
Une résistance de charge plus faible demande plus de courant ; elle ne sollicite pas moins la source.
La résistance interne augmente, source et charge restent identiques. La tension de charge…
- augmente
- diminue
- reste identique
Pour aller plus loin
La résistance série supplémentaire réduit le courant, donc I × RL diminue.