Inscription / Connexion Nouveau Sujet
eléctricité : Démarrage d'une voiture
Bonjour à toutes et à tous.
Un DM de sciences physiques sur l'électricité me pose un peu de problèmes. Je dois le rendre Lundi, le jour de la rentrée. Le premier exercice concernait le diviseur de tension, et je remercie gbm qui m'a bien aidé. Voici donc le deuxième et dernier exercice du DM qui est un peu plus compliqué.
------------------------------
Voici l'énoncé :
EXERCICE 2 : Démarrage d'une voiture
La caractéristique d'une batterie est celle d'un générateur de courant réel, on peut la représenter comme une pile (en général 6 éléments en série). L'intensité du courant maximal est de l'ordre de quelques centaines d'ampère.
(SCHEMA 1 = droite)
(SCHEMA 2 = circuit)
1.Retrouver à l'aide la caractéristique U = f(I) ci-dessus les valeurs de E et de r (très faible).
2.Lors du démarrage la batterie alimente un moteur électrique (le démarreur) qui entraîne le moteur à explosion (autrefois on faisait ça à la manivelle).
La relation tension courant pour un moteur électrique est de la forme U = E' + r' x I
r est la résistance (bien réelle) de l'enroulement de fil qui constitue son induit et son inducteur. On verra ça lors de l'étude de l'électromagnétisme. E' est la force électromotrice de ce moteur, en tournant il se comporte comme un générateur branché en sens inverse .. !
On a donc lors du démarrage le montage schématisé ci dessous :
(SCHEMA 3 = lors du démarrage)
Un jour de grand froid l'intensité du courant lors du démarrage est I = 200A, pendant 20s.
2.1 Calculer la tension aux bornes de la batterie Arrondi à 2 chiffres et en KJ.
2.2 Calculer l'énergie dissipée pas effet joule dans la batterie W(JB)
2.3 Calculer l'énergie reçue par le démarreur W(D)
2.4 Calculer l'énergie dissipée par effet joule par celui-ci. W(JM)
3.Calculer l'énergie mécanique fournie par le démarreur au moteur à explosion Wm.
4. Définir et calculer le rendement global du système batterie-démarreur
-----------------------------------
Je n'attends pas les réponses toutes cuites bien sûr, 
mais seulement des indications. Parce qu'il doit y avoir quelque chose d'évident mais que je n'arrive pas à trouver ...
Merci d'avance de vos précieuses indications ...
1)
U = f(I)
U = E - rI
On voit sur le graphe que U = 12 V pour I = 0 et que U = 10 V pour I = 100 A -->
on a les 2 équations:
12 = E - 0.r
10 = E - 100 r
Soit en résolvant le système: E = 12 V et r = 0,02 ohm
-----
2)
démarreur:
U = E' + r'I
et r' = 0,2 ohms (donné sur le schéma) est incompatiblme avec la suite du problème
Je vais supposer que r' = 0,02 ohm aussi et pas ce qui est indiqué sur le schéma.
Dans ces conditions :
--> U = E' + 0,02.I
-----
2.1)
U = E - rI
U = 12 - 0,02I
I = 200 A --> U = 12 - 0,02*200 = 8,0 V
---
2.2)
Wjb = rI².delta t
Wjb = 0,02 * 200² * 20 = 16 000 J
---
2.3)
W(D) = U*I. delta t = 8 * 200 * 20 = 32 000 J
---
2.4)
Wjm = r'I².delta t
Wjm = 0,02 * 200² * 20 = 16 000 J
-----
3)
Wm = W(D) - Wjm = 32000 - 16000 = 16000 J
-----
4)
rendement global = énergie mécanique / énergie chimique fournie par la batterie
rendement global = énergie mécanique / (EI.delta t)
rendement global = 16000 / (12*200*20) = 0,33, soit 33 %
---------
Sauf distraction. (calculs non vérifiés). 
Je te remercie infiniment JP.
Par contre pourrais-tu m'expliquer brièvement pourquoi 0,2c'est incompatible avec le reste de l'énoncé stp ?
Si r' = 0,2 ohm et r = 0,02 ohm, le résistance totale du circuit est 0,22 ohm
Le courant max qu'il est possible d'avoir dans le circuit (avec moteur du démarreur arrêté au départ) est donc E/(r+r')
= 12/0,22 A = 55 A
Or l'énoncé dit que I = 200 A, ce qui est impossible si r' = 0,2 ohm.
Annuler
connectez vous