Apprenez le théorème de Thévenin et découvrez comment les batteries produisent un courant électrique en convertissant l’énergie chimique en énergie électrique.
Qu’est-ce que le théorème de Thévenin ?
Le théorème de Thévenin est un principe fondamental en électrotechnique et en électronique. Il simplifie l’analyse des circuits électriques complexes. Selon ce théorème, tout circuit linéaire à deux terminaux peut être remplacé par un circuit équivalent constitué d’une source de tension unique et d’une résistance en série.
- La source de tension équivalente est appelée tension de Thévenin (Vth).
- La résistance en série est appelée résistance de Thévenin (Rth).
Pour trouver les valeurs de Vth et Rth, on suit les étapes suivantes :
- Calculer la tension ouverte entre les deux terminaux du circuit d’origine, ce qui donne Vth.
- Couper toutes les sources de tension (remplaçant par des courts-circuits) et de courant (remplaçant par des circuits ouverts) pour trouver la résistance vue entre les terminaux, ce qui donne Rth.
Une fois le circuit de Thévenin trouvé, il devient beaucoup plus facile d’analyser comment une charge connectée aux deux terminaux se comportera.
Comment les batteries produisent-elles un courant électrique ?
Les batteries sont des dispositifs qui convertissent l’énergie chimique en énergie électrique par le biais de réactions électrochimiques. Une batterie typique est composée de plusieurs cellules électrochimiques connectées ensemble. Chaque cellule contient trois composants principaux :
- Anode: l’électrode négative où a lieu la réaction d’oxydation.
- Cathode: l’électrode positive où a lieu la réaction de réduction.
- Électrolyte: le milieu qui permet le transport des ions entre les deux électrodes.
Quand une batterie est connectée à un circuit extérieur, une réaction chimique se produit à l’intérieur des cellules. À l’anode, les atomes perdent des électrons (oxydation) :
Zn → Zn2+ + 2e–
Les électrons libres circulent à travers le circuit externe de l’anode à la cathode, fournissant ainsi un courant électrique. À la cathode, une réaction de réduction se produit où les ions positifs gagnent des électrons :
2MnO2 + 2e– + 2NH4+ → Mn2O3 + H2O + 2NH3
L’électrolyte assure la conduction des ions à l’intérieur de la batterie et complète le circuit électrique interne. Ce processus continue jusqu’à ce que les réactifs soient épuisés ou que le circuit soit ouvert.
En comprenant les fondamentaux du théorème de Thévenin et des batteries, on peut voir comment des concepts clés en électrotechnique et en chimie se combinent pour alimenter les dispositifs électroniques que nous utilisons au quotidien.
