Un générateur électrique fournit de l'énergie électrique. Cette énergie électrique fournie provient de la transformation d'un autre type d'énergie : énergie chimique pour une pile ou une batterie, énergie mécanique pour une dynamo, énergie rayonnante pour une pile photoélectrique.

Loi d'Ohm pour un générateur linéaire.

Un générateur PN peut avoir un graphe (appelé caractéristique du générateur) représentant la tension U_PN en fonction de l'intensité I_NP du courant électrique assimilable à une droite ne passant pas par l'origine (dans un certain domaine de fonctionnement).

La loi d'Ohm, pour ce type de générateur dit linéaire, s'écrit :

E et U_PN sont de même signe que I_NP

E est la force électromotrice du générateur (exprimée en volt), r est sa résistance interne.

Remarque : On pourrait écrire :

U_PN = r . I_PN + E (2)

E et U_PN sont alors de signe opposé à I_PN.

3.1 Energie électrique fournie par un générateur. Puissance de ce transfert d'énergie.

- En classe de première on compte positivement (!) l'énergie électrique donnée par le générateur au reste du circuit. On écrit donc :

W_{donnée par générateur au reste du circuit} = U_PN . I_NP . Dt

Mais, on sait que :

U_PN = - r . I_NP + E (1)

Par conséquent :

Cette relation peut s'écrire :

E . I_NP . Dt = r . I²_NP . Dt + U_PN . I_NP . Dt (4)

Le premier terme ( E . I_NP . Dt) représente l'énergie électrique engendrée dans le générateur à partir d'un autre type d'énergie. Une partie de cette énergie ( r . I²_NP . Dt) est dissipée sous forme thermique dans la résistance interne du générateur. Seule reste disponible pour alimenter le reste du circuit l'énergie U_PN . I_NP . Dt.

- La puissance électrique P de ce transfert d'énergie du générateur vers le reste du circuit est :

P_{donnée par générateur au reste du circuit} = W_{donnée par générateur au reste du circuit} / Dt

Remarque : Le rendement du générateur est défini comme étant le rapport entre l'énergie utilisable U_PN . I_NP . Dt à l'extérieur du générateur et l'énergie électrique totale (E . I_NP . Dt) engendrée, dans le générateur, à partir d'un autre type d'énergie :

Rendement = U_PN . I_NP . Dt / E . I_NP . Dt

4- ALGEBRISATION DE LA PUISSANCE ELECTRIQUE DONNEE OU RECUE PAR UN APPAREIL

Dans les classes ultérieures on comptera positivement une puissance électrique reçue et négativement une puissance électrique donnée.

La puissance électrique échangée par un appareil AB (générateur ou récepteur) s'écrira :

- Si P_AB est positif alors l'appareil reçoit de la puissance électrique, le dipôle AB est un récepteur.

- Si P_AB est négatif alors l'appareil donne de la puissance électrique, le dipôle AB est un générateur.

Remarque :

On sait que U_AB = - U_BA et que I_AB = - I_BA.

Par contre, on voit que P_AB = U_AB . I_AB est de même signe que P_BA = U_BA . I_BA. Les deux expressions sont équivalentes.