Dipôles Actifs et Passifs : Identification et Caractéristiques

Introduction aux Dipôles

En électricité, un dipôle est un composant électronique possédant deux bornes ou pôles. Ces dipôles sont les blocs de construction de circuits électriques plus complexes. Ils peuvent être classés en deux grandes catégories : les dipôles actifs et les dipôles passifs. La distinction réside dans leur capacité à fournir de l'énergie au circuit.

Dipôles Passifs : Définition et Exemples

Un dipôle passif est un composant qui ne peut pas générer d'énergie électrique. Il consomme ou stocke l'énergie qu'il reçoit du circuit. Les dipôles passifs courants incluent :

• Résistances : Elles convertissent l'énergie électrique en chaleur par effet Joule. La relation entre la tension (U) et le courant (I) est donnée par la loi d'Ohm : U = R * I, où R est la résistance en ohms (Ω).
• Condensateurs : Ils stockent l'énergie électrique sous forme de champ électrique. La relation entre la charge (Q), la capacité (C) et la tension (U) est donnée par : Q = C * U. L'unité de capacité est le farad (F).
• Bobines (Inductances) : Elles stockent l'énergie électrique sous forme de champ magnétique. La tension aux bornes d'une bobine est donnée par : U = L * dI/dt, où L est l'inductance en henrys (H) et dI/dt est le taux de variation du courant.

Dipôles Actifs : Définition et Exemples

Un dipôle actif est un composant capable de fournir de l'énergie électrique au circuit. Il peut générer une tension ou un courant. Les dipôles actifs typiques incluent :

• Générateurs de tension (Piles, Batteries, Alimentations) : Ils maintiennent une tension constante entre leurs bornes, indépendamment du courant qui les traverse (dans une certaine limite). Ils convertissent l'énergie chimique (piles, batteries) ou une autre forme d'énergie (alternateur) en énergie électrique.
• Générateurs de courant : Ils fournissent un courant constant, indépendamment de la tension à leurs bornes (dans une certaine limite). Bien que moins courants dans les circuits simples, ils sont utilisés dans des applications spécifiques.
• Transistors : Bien qu'ils nécessitent une alimentation externe, ils peuvent contrôler le courant ou la tension d'un autre circuit, agissant ainsi comme des amplificateurs ou des interrupteurs. Ils peuvent donc être considérés comme des dipôles actifs dans certaines configurations.
• Amplificateurs Opérationnels (AOP) : Ces composants électroniques amplifient un signal électrique. Ils nécessitent une alimentation pour fonctionner et peuvent délivrer une puissance de sortie supérieure à la puissance d'entrée.

Distinction Fondamentale : Caractéristique Courant-Tension (I-U)

Une méthode cruciale pour distinguer les dipôles actifs des passifs réside dans l'analyse de leur caractéristique courant-tension (I-U). Cette caractéristique représente graphiquement la relation entre le courant qui traverse le dipôle et la tension à ses bornes.

• Dipôles Passifs : Leur caractéristique I-U passe généralement par l'origine (0,0). Cela signifie que si aucune tension n'est appliquée, aucun courant ne circule, et inversement. La pente de la courbe représente souvent la résistance (pour une résistance linéaire).
• Dipôles Actifs : Leur caractéristique I-U ne passe pas par l'origine. Même en l'absence de courant externe, ils peuvent générer une tension (par exemple, une pile). De même, ils peuvent maintenir un courant constant même si la tension varie (pour un générateur de courant).

Association de Dipôles : Circuits Simples

Dans un circuit, les dipôles actifs et passifs interagissent. Un dipôle actif (par exemple, une pile) fournit l'énergie, tandis que les dipôles passifs (par exemple, une résistance) la consomment ou la stockent. L'analyse de ces circuits repose sur les lois de Kirchhoff (loi des nœuds et loi des mailles) et la loi d'Ohm. Comprendre comment ces dipôles sont connectés (en série ou en parallèle) est essentiel pour calculer les courants et les tensions dans le circuit.

Exemple : Un circuit simple avec une pile (dipôle actif) connectée à une résistance (dipôle passif) permet de comprendre l'effet Joule et la chute de tension à travers la résistance. La pile fournit la tension et la résistance dissipe l'énergie sous forme de chaleur.

Ce qu'il faut retenir

• Dipôle : Composant électronique à deux bornes.
• Dipôle Passif : Ne génère pas d'énergie (résistance, condensateur, bobine). Dissipe ou stocke l'énergie.
• Dipôle Actif : Fournit de l'énergie (pile, batterie, générateur de courant, transistor, AOP).
• Caractéristique I-U : Permet de distinguer les dipôles actifs des passifs. Les passifs ont une caractéristique passant généralement par l'origine.
• Rôle dans les Circuits : Les dipôles actifs fournissent l'énergie, les dipôles passifs la consomment ou la stockent.