Oups petite erreur dans la dernière question.
avec la puissance utile

Si un moteur était sans aucun frottement mécanique et que le moteur tournait sans charge (c'est à dire sans rien entrainer d'extérieur), il ne consommerait aucune puissance.

Mais la perfection n'étant pas de ce monde, un moteur qui tourne a des frottements mécaniques, et donc, même si il n'entraîne aucune charge, le moteur consomme de l'énergie pour vaincre les forces de frottement.
C'est cette puissance qui est appelée "Puissance absorbée à vide"

Cette puissance absorbée à vide entraîne une consommation de courant sur l'alimentation. Ce courant est appelé "courant à vide"
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La puissance nominale est celle qui est fournie par le moteur dans des conditions nominales (donc celles qui sont prévues par le constructeur).
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2)
E = U-RI
au démarrage, on a U = 48 V et I = 3A, R = 16 Ohm ---> E = 48 - 16*3 = 0
La force électromotrice est nulle

Juste au démarrage, la vitesse est nulle, mais on remarque que cela provoque une intensité de courant de 3 A dans le moteur.
Comme le couple moteur est proportionnel au courant et que le courant est important, le couple moteur est important et donc le moteur va accélérer rapidement dans les instants qui suivent.

Lorsque le moteur est en train d'accélérer, E augmente (car E est proportionnel à le vitesse) et va par conséquent faire diminuer le courant I, le moteur va alors accélérer de moins en moins fort au fur et à mesure que la vitesse augmente.
Le moteur finit donc par se stabiliser à une certaine vitesse calculable.
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3)
a)
Pabsorbée = U.I = 48*0,9 = 43,2 W
(C'est la puissance qui est consommée à l'alimentation).
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b)P dissipée par effet Joule = R.I² = 16*0,9² = 12,96 W
(C'est la puissance perdue par échauffement dans la résistance électrique du moteur)
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c)
P dissipée par les actions mécaniques = Pabsorbée - P utile - P effet joule = 43,2 - 27 - 12,96 = 3,24 W

C'est essentielllement la puissance perdue par frottement dans le moteur, elle est un peu inférieure à la puissance à vide donnée avant puisque maintenent le vitesse est inférieure à 2100 tour/min et donc les frottement sont plus faible aussi.
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4)
a)
La puissance utile est la puissance mécanique fournie par le moteur à la charge qu'il entraîne.
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Any questions ?

Merci pour cette longue réponse.
Il y a des choses plus claires, mais certaines sont encore assez obscures pour moi.
Je ne comprends pas ce qu'est la puissance nominale utile.

Pour moi la force électromotrice du moteur est la différence de potentiel (manque d'électrons d'un côté) qui existe entre les bornes de ce moteur. Est ce que c'est exact? Tu me parles de vitesse du moteur ce qui me fait dire que ma vision des choses est erronée.

"on remarque que cela provoque une intensité de courant de 3 A dans le moteur."
Je ne comprends pas cela. Est ce que l'intensité change? Oui à l'observation des données (intensité à vide et courant de démarrage). Qu'est ce qui fait varier cette intensité?

"Comme le couple moteur est proportionnel au courant et que le courant est important, le couple moteur est important et donc le moteur va accélérer rapidement dans les instants qui suivent."
Je ne sais aps ce qu'est un couple moteur.

La puissance utile est comme son som l'indique la puissance qui sert à quelque chose.
Quand on entraîne une charge avec un moteur, ce qui est intéressant (donc utile) est la puissance que le moteur donne à cette charge.

Exemple si le moteur entraîne une machine outil, ce qui est utile est la puissance mécanique que donne le moteur à la machine outil.

Toutes les pertes, telles que pertes Joules, pertes par frottement dans le moteur consomment de la puissance à l'alimentation mais cette puissance n'est pas utile, c'est à dire qu'elle n'est pas utilisée par la charge.
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Force Electromotrice (on devrait plutôt dire contre électromotrice dans le cas d'un moteur).

Lorsque le moteur tourne, il y a un phénomène magnétique qui développe une différence de potentiel qui tente à s'opposer à la tension d'alimentation, on l'appelle force contre-électromotrice (érronément force électromotrice dans ce cas).
La force contre électromotrice (notée E) est proportionnelle à la vitesse du moteur.

E = 0 si le moteur est arrété, par exemple, si le moteur est alimenté mais qu'on a calé le rotor. Dans ce cas, la vitesse est nulle et donc E = 0.

Si le moteur n'est pas calé et que le moteur va démarrer (on entend pas là qu'il est sous tension, mais que le moteur, à cause de son inertie n'a pas encore eu le temps de commencer à tourner), la vitesse est nulle à cet instant et donc E = 0.
On a donc un grand courant dans le moteur puisque E = U-RI et donc I = (U-E)/R et comme E = 0, alors I est maximum.
Le couple moteur est proportionnel à I et donc le couple est max à cet instant et le rotor du moteur va donc être soumis à une grande accélération et le moteur va prendre rapidement de la vitesse.

Mais, comme je l'ai dit, E est proportionnel à la vitesse et donc E va augmenter au fur et à mesure que la vitesse va augmenter.
De l'expression I = (U-E)/R, comme E = k.N avec k une constante dépendant du moteur et N la vitesse du moteur, on a donc: I = (U - kN)/R

Si N augmente, I diminue et donc le couple moteur diminue et le moteur accélère de moins en moins.

On voit que même à vide (sans charge), si N = U/k, alors I = 0, il n'y a plus de couple moteur.
Il est donc impossible pour le moteur de dépasser la vitesse de k/N.
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En espérant ne pas t'avoir brouillé d'avantage.

Je n'ai pas expliqué ce qu'était le couple moteur.

Digression:

Tu oublies un instant les moteurs.

Si tu veux faire accélérer une masse en ligne droite, tu doitslui appliquer une force.
F = ma.
Si on applique une force F a une masse m, elle subit une accélération "a".

Ceci est expliqué pour des mouvements rectilignes (en ligne droite).
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Si on considère maintenant des mouvements circulaires.

Au lieu d'appliquer une force "en ligne droite", on doit appliquer un couple pour donner une accélération angulaire.

C'est comme quand on pédale sur un vélo, la force sur les pédale est appliquée à une certaine distance de l'axe de rotation des pédales et cette force change en permanence de direction, elle tourne avec les pédales.

Dans le cas de mouvements rectilignes, on parle de "force".
Dans le cas de mouvements circulaires on parle de "couple"
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Donc le couple moteur est la "force" qui pousse le moteur en rotation. (Vocabulaire impropre mais c'est pour faire comprendre).
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Merci pour cette longue réponse.
Il y a des choses plus claires, mais certaines sont encore assez obscures pour moi.
Je ne comprends pas ce qu'est la puissance nominale utile.

Pour moi la force électromotrice du moteur est la différence de potentiel (manque d'électrons d'un côté) qui existe entre les bornes de ce moteur. Est ce que c'est exact? Tu me parles de vitesse du moteur ce qui me fait dire que ma vision des choses est erronée.

"on remarque que cela provoque une intensité de courant de 3 A dans le moteur."
Je ne comprends pas cela. Est ce que l'intensité change? Oui à l'observation des données (intensité à vide et courant de démarrage). Qu'est ce qui fait varier cette intensité?

"Comme le couple moteur est proportionnel au courant et que le courant est important, le couple moteur est important et donc le moteur va accélérer rapidement dans les instants qui suivent."
Je ne sais aps ce qu'est un couple moteur.

Oups erreur de manip. Ne tiens pas compte du dernier message.

Merci encore.
"Lorsque le moteur tourne, il y a un phénomène magnétique qui développe une différence de potentiel qui tente à s'opposer à la tension d'alimentation"
Donc qu'est ce que l'intensité de démarrage et l'intensité à vide? Ce sont les intensités de courants crées par ces phénomènes magnétiques? Je suppose que le courant de démarrage (3A) est l'intensité fournie par le générateur.
Pourquoi parle t-on d'intensité nominale absorbée à 1500tr/min, puisque dans un circuit en série, l'intensité est la même en tout point du circuit?

Ca m'amène à vous demander de m'aider à y voir plus clair sur les notions d'intensité de tension et de puissance. Je vous dit ma manière de voir les choses.
L'image que j'ai est celle d'un fleuve. La tension serait la vitesse, l'intensité serait le débit en un point de ce fleuve, et la puissance le débit tout cours.
Mais ça ne me dit pas comment deux tensions différentes se comportent. Ma tension entre deux points A et B () est ma différence de potentiel entre  ces deux points. Si je suis mon idée de tout à l'heure, plus la différence de charge en électrons est élevée, plus mon courant va aller vite. Mais concrètement, ça donne quoi un courant de 10000V par rapport à un courant de 10V? Et quand j'écris que se note , que veut dire exactement cette notation? Que veulent dire ces V, quelle est l'unité? Je me doute que c'est la différence de charge en électrons, mais nulle part je n'ai trouvé de définition exacte de ces "V".

Et puisque la puissance est le produit de l'intensité et de la tension, et que plus la puissance du courant fournie est élevée plus ma lampe éclaire (avant de griller bien sûr), la tension influe sur la puissance et donc sur l'éclairage de cette lampe.

Je ne sais plus par quel bout te donner des explications.

Le niveau de connaissance en électricité en Terminale étant vraiment au ras des paquerettes et moi totalement ignorant des programmes actuels.

Voici encore quelques développements mais je ne sais pas si cela t'aidera ou t'embrouillera d'avantage.
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Les analogies hydrauliques peuvent aider à comprendre bien des choses mais pas vraiment dans ce cas.
Les phénomènes dûs à la force contre électromotrice dans un moteur ne se prètent quère à ces analogies.
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Il faut retenir:
E = U - RI

Avec I proportionnel au couple nécessaire à faire tourner la charge. (y compris les frottements)
et E proportionnel à la vitesse du moteur.

U étant la tension délivrée par le générateur alimentant le moteur est donc constante.
R est la résistance de l'induit du moteur (et à ton niveau, on la considère aussi comme constante).

A)
Si un moteur est alimenté mais n'entraîne aucune charge, si on suppose en plus qu'il n'y a pas frottement, alors:
Le couple moteur nécessaire est nul et par conséquent I aussi.
On a alors E = U
Comme E est proportionnel à la vitesse du moteur, on a dans ce cas: la vitesse du moteur est proportionnel à U.

Calcul des puissances dans le cas ci dessus:

La puissance mécanique donnée par le moteur est P(méc) = C.w
Avec w la vitesse du moteur (en radian/seconde) et C le couple (en Newton-mètre)
Comme C = 0, on a P(méc) = 0

La puissance électrique fournie par le moteur est P(utile) = E.I
Comme I = 0; on a P(utile) = 0.

La puissance perdue par effet Joule dans le moteur = P(Ef.Joule) = R.I²
Comme I = 0; on a P(Ef.Joule) = 0.

La puissance électrique fournie par le générateur au moteur est P(gén) = U.I
Comme I = 0; on a P(gén) = 0.
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B)
Si un moteur est alimenté et entraîne une charge.
Appelons C1 le couple nécessaire à entraîner cette charge.

Comme I est proportionnel au couple nécessaire à faire tourner la charge, on a I = k.C1 (avec k une constante dépendant du moteur).

E = U - R.I
E = U - R.(k.C1)

Donc si C1 augmente, E diminue.
Comme la vitesse moteur est proportionnelle à E, la vitesse du moteur diminue aussi.

Calcul des puissances dans le cas ci dessus:

La puissance mécanique donnée par le moteur est P(méc) = C.w
Avec w la vitesse du moteur (en radian/seconde) et C le couple (en Newton-mètre)
Comme C = C1, on a P(méc) = C1.w

La puissance électrique fournie par le moteur est P(utile) = E.I
Comme I = k.C1; on a P(utile) = [U - R.(k.C1)] * k.C1

La puissance perdue par effet Joule dans le moteur = P(Ef.Joule) = R.I²
Comme I = k.C1; on a P(Ef.Joule) = R.k².C1²

La puissance électrique fournie par le générateur au moteur est P(gén) = U.I
Comme I = k.C1; on a P(gén) = U.k.C1

On doit avoir: P(méc) = P(utile)
C1.w = [U - R.(k.C1)] * k.C1
w = [U - R.(k.C1)] * k (on voit donc la relation entre le vitesse du moteur et le couple nécessaire).

On calcule:
P(utile) + P(Ef.Joule) = [U - R.(k.C1)] * k.C1 + R.k².C1²
P(utile) + P(Ef.Joule) = U.k.C1 - R.(k².C1²) + R.k².C1²
P(utile) + P(Ef.Joule) = U.k.C1

P(utile) + P(Ef.Joule) = P(gén)

Et on constate bien que la puissance utile du moteur + les pertes du moteur sont fournies par le générateur.
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La partie B ci dessus est valable pour différente valeur de C1.

Si le moteur n'entraîne aucune charge, on dit qu'il tourne à vide, on prend C1 = 0 et on retrouve les relations du point A.

Si C1 est très grand, comme I = k.C1, I est très grand aussi, les pertes par effet Joule dans le moteur sont aussi très grandes et il y a donc un risque de brûler les conducteurs du moteur.

C'est une des raisons pour laquelle on ne peut pas entraîner une charge qui demanderait un couple trop élévé au moteur.

Il est aussi idiot de prévoir un moteur trop gros pour le couple nécessaire.

Il est donc normal de choisir le moteur adéquat (ni trop gros, ni trop petit).
Pour choisir un moteur on se fie aux données du constructeur du moteur.

Le constructeur fournit (entre autre) la puissance nominale et la vitesse nominale du moteur.
Cela signifie que le moteur est particulièrement bien adapté pour travailler sous ces conditions.
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Remarque:
Lorsqu'un moteur n'entraine aucune charge, si le moteur était sans aucun frottement, on pourrait prendre  C1 = 0 dans les calculs, pour voir ce qui se passe "moteur à vide".

Dans la réalité, il y a toujours des frottements internes au moteur. Le moteur, même n'entraînant aucune charge, doit vaincre ces frottements.
Il a besoin pour cela d'un couple non nul (bien que faible).

Et donc, même à vide, C1 n(est pas nul (mais il est faible).
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D'ailleurs, pour la vitesse des électrons, ne parle t-on pas plutôt de densité de courant ? et l'intensité du courant équivalent au flux électrique ?

PS: j'ai aussi un peu du mal à me représenter ce qu'est un flux, une densité et bien d'autres notions



Merci

letonio : serais tuu partant pour réaliser un dictionnaire dess termes utilisé en électricité ?

Réaliser un dictionnaire des termes utilisé en électricité?
Encore faudrait-il que j'ai quelques notions d'électricité avant

J-P j'avoue que je suis un peu perdu. Merci pour cette longue et détaillée réponse, mais il y a trop de notions qui m'échappent. Comme par exemple pourquoi I est proportionnel au couple nécessaire à faire tourner la charge, ou bien d'autres choses encore.
Juste une petite précision, je suis en train d'entamer le programme d'électricité de première. Pas celui de terminale. Désolé...

Par contre est ce que tu as une manière de me faire commprendre précisément ce que sont la tension l'intensité et la puissance (dans un circuit tout bête). Je suis surtout perdu avec la tension. J'ai du mal à comprendre en quoi le courant est changé quand on change la tension...

Je veux dire qu'est ce qui se passe concrètement (à part qu'il y a une plus grosse différence de potentielle) quand on augmente un courant de 100000000000V (à part qu'on fait cramer un réacteur nucléaire)?

D'abord comprendre les notions de différence de potentiel, de courant et de puissance.

Tu ne les connais pas puisque cela fait déjà 2 fois que que tu dis quelque chose comme:

"quand on augmente un courant de 100000000000V"

C'est la différence de potentiel ou tension qui s'exprime en Volts.
L'intensité de courant est en Ampères.
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Quelques banalités:

On possède une pile de 9 volts, mais la pile n'est branchée sur rien.
Entre les 2 bornes de la pile, il y a une différence de potentiel (ou tension) de 12 volts mais aucun courant ne circule.

Si on branche une ampoule aux bornes de la pile, cette fois, il y a du courant qui circule, le courant sort de la pile par la borne +, il passe à travers l'ampoule et il revient dans la pile par la borne -.

Si R est la résistance de l'ampoule (on va supposer R constante), si on appelle U la "tension" de la pile, on calcule l'intensité de courant I qui circule par la relation :
U = RI, soit I = U/R (c'est la loi d'Ohm)
Supposons dans notre exemple que R = 20 Ohm, on trouve donc I =  9/20 = 0,45 A, c'est l'intensité de courant qui traverse le filament de l'ampoule lorsqu'on impose une différence de potentiel (ou tension) de 9 volts aux bornes du filament de l'ampoule.

Le courant qui passe dans la résistance R de l'ampoule fait éclairer et chauffer l'ampoule, on dit qu'il y a de la puissance dissipée dans la résistance de l'ampoule.
Cette puissance est donnée par P = R.I² et s'exprime en watts.

On remarquera que avec P = R.I² et U = RI, on peut écrire:
P = R.I² = U²/R, ce sont 2 manières équivalentes de trouver la puissance dissipée dans la résistance.
----
Si maintenant, au mieu de mettre une seule pile, on met 2 piles en série.

La tension aux bornes de l'ensemble sera de 2*9 = 18 volts.

Si on met l'ampoule aux bornes de ces 2 piles en série.
En supposant R = 20 Ohms comme tout à l'heure. (je sais pour les pros que R n'est pas constante dans ce cas, mais oublions)
Le courant est alors de 18 /20 = 0,9 ampère.

On voit bien qu'en ayant augmenté la tension (différence de potentiel) aux bornes de l'ampoule, le courant dans celui-ci a augmenté.

C'est une conséquence directe de la loi d'Ohm: U = RI

Si U varie, I varie
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Mais tout ce qui précède parle du courant en fonction de le tension dans une résistance qui est un composant dit "PASSIF".

Un moteur N'EST PAS un composant passif, et c'est pourquoi si on appelle U la différence de potentiel mesurée au bornes du moteur et que l'on connait la valeur R de la résistance de son bobinage, on ne PEUT PAS calculer le courant qui traverse le moteur par la relation U = RI.

Un moteur à courant continu développe, quand il tourne, une force contre électromotrice E qui tente à s'opposer à la tension d'alimentation.

Tout se passe alors comme si la tension d'alimentation du moteur n'était pas U mais bien (U - E)

On peut alors appliquer la loi d'Ohm mais en remplaçant U par U - E, et on a alors pour un moteur:

(U-E) = RI
Qu'on écrit plus souvent: E = U - RI
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Je ne pense pas que tes connaissances en électricité soient suffisantes pour que je me risque à t'expliquer pourquoi, dans un moteur, le courant est proportionnel au couple moteur...

"Tu ne les connais pas puisque cela fait déjà 2 fois que que tu dis quelque chose comme:

"quand on augmente un courant de 100000000000V"

C'est la différence de potentiel ou tension qui s'exprime en Volts.
L'intensité de courant est en Ampères."
Tu veux dire qu'on ne peut pas parler de la tension d'un courant électrique?

Ok c'est plus clair maintenant. Merci à toi.

Non, on ne devrait jamais dire cela, même si les journalistes "soit-disant" scientifiques le font souvent.

On peut dire par exemple que la tension de distribution du réseau électrique est de 230 volts. Et ceci est vrai même en l'absense du passage de courant, alors que penser de l'expression "tension d'un courant électrique" ?

Une pile a une tension de 1,5 volt ou une diffrence de potentiel entre ses bornes de 1,5 volt mais dire :"la tension du courant électrique de la pile est de 1,5 Volt" est une ineptie.

C'est mon avis (et je le partage ).

Dernière question. Je ne crois pas que tu m'aies donné de réponse.
L'intensité est la même en tout point d'un circuit en série. Exact?
Je n'arrive pas à comprendre ce qu'est l'intensité nominale absorbée. Que signifie le "absorbée"? Si l'intensité est la même en tout point de ce circuit (que je suppose en série avec un générateur et le moteur)... Si le moteur "absorbe" 0,90 A à 1500tr/min, est ce que ça ne signifie pas que cette intensité est perdue à la sortie du moteur?

Est ce que c'est en rapport avec ce "phénomène magnétique qui développe une différence de potentiel qui tente à s'opposer à la tension d'alimentation"?

L'intensité est la même en tout point d'un circuit en série. Exact?   OUI

intensité nominale absorbée à 1500tr/min 0,90A.

Le mot absorbée est "malheureux" bien que parfois utilisé, on ferait mieux de dire tout simplement:

Intensité nominale à 1500 tr/min : 0,90 A
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Il est évident que le courant qui pénètre par une des bornes du moteur ressort par l'autre, il n'y a pas de courant perdu en cours de route.

Le mot absorbé est là, je suppose, pour imager le fait que le moteur demande ce courant au générateur (le moteur est un récepteur). Mais il est tout aussi évident qu'en fin de parcourt, ce courant retourne au générateur par son autre pôle.
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On dit souvent, même si c'est ambigü, qu'un générateur fournit du courant et qu'un récepteur absorbe du courant.
Il faut bien s'y faire, même si cela prète à confusion (du moins pour ceux qui ne sont pas habitués).

Ce qui m'échappe, est que si mon courant de démarrage est de 3A, dans le cas des conditions nominales d'utilisation du moteur, on calcule la puissance absorbée à partir de l'Intensité nominale absorbée à 1500 tr/min.
Je veux dire que puisque l'intensité fournie par le générateur est de 3A, qu'est ce qui permet au moteur de n'utiliser qu'une intensité de 0,90A ?

Je commence à m'essouffler.

Avec tout ce qui a été dit, tu devrais connaîre la réponse.

Quand on parle de courant au démarrage, cela signifie "au tout début du démarrage", soit alors que la vitesse est encore nulle.

Par la relation U = E - RI, soit I = (U-E)/R.

E étant proportionnel à la vitesse, au démarrage (comprendre: tout au début du démarrage), la vitesse = 0 et donc E = 0.
On voit donc que c'est à ce moment là que le courant dans le moteur est maximum, il vaut I = U/R (puisque E est nul à ce moment).
Au démarrage, le moteur est donc traversé par un courant important, il possède donc un couple important (voir les messages précédents). Une partie de ce couple est nécessaire pour entraîner la charge, le reste du courant donne donc un couple en surplus. Ce couple fait donc accélérer le moteur.

La vitesse du moteur augmente donc, mais ceci a pour conséquence d'augmenter la force contre électromotrice E

Et donc (puisque I = (U-E)/R.), le courant diminue avec la vitesse qui augmente.

Lorsque la vitesse aura atteint une certaine valeur, le courant disponible aura diminué de telle manière qu'il sera juste celui nécessité par la charge et le moteur cessera d'accélérer, sa vitesse restera donc stable.

Dans le cas de l'exercice: on dispose de 3A au démarrage alors que le couple nécessaire à faire tourner la charge nominale ne nécessite qu'un courant bien plus faible.
Le courant "en excès" fournit donc un couple qui accélère le moteur.
Lorsque le moteur arrive à 1500 tours/min, le courant disponible n'est plus que de 0,9 A et c'est ce dont le moteur a besoin pour fournir le couple nécessaire à faire tourner la charge.
Le moteur se stabilise donc à 1500 tour/min et est traversé par un courant de 0,9 A juste nécessaire à fournir le couple nécessaire à la rotation de la charge.
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Merci. Désolé tu m'avais effectivement déjà répondu . Mais il y a trop de données qui m'échappent pour que je puisse réellement "m'approprier" ces notions. Je crois qu'il faut simplement que j'accepte ces zones d'ombres, dans un premier temps et que je suive le cheminement normal d'un élève de première puis d'un élève de terminale. J'imagine que les choses s'éclairciront plus tard.
En tout cas c'est quand même beaucoup plus clair pour moi, avec les explications que tu viens de me (re)donner.
Merci de ton aide précieuse.

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