Le haut parleur à fond !

[invitef2ed35c2]

Bonjour,

Un circuit électrique comporte un amplificateur et un haut-parleur. L’amplificateur est modélisé par un générateur de f.e.m E = 6 V et de résistance interne Rs. Le haut-parleur est modélisé par un rhéostat de résistance interne RH réglable. On recommande, pour une plus grande puissance électrique fournie au haut-parleur et donc une plus grande puissance sonore, d’avoir RH = Rs : l’amplificateur est alors adapté au haut-parleur.
En relevant les valeurs de la tension U et de l’intensité I, on a déterminé la puissance P = U.I fournie au rhéostat pour différentes valeurs de RH.


RH (Ω) 40 80 100 120 140 160 200 260
P (mW) 56 72 74 75 74 73 70 65

1)Tracer le graphique représentant la puissance P fournie au rhéostat en fonction de la valeur de RH. Commenter son allure.

J'ai représenté un graphique avec P en ordonnée et RH en abscisse. es-ce juste?

Pour le commentaire, j'ai dit que la puissance en fonction de RH est croissante de RH=40 à RH=120 puis décroissante de RH=120 à RH=260.

es-ce cela que l'on attend, y a t-il autre chose a dire?

2) Pour quelle valeur RM de RH la puissance fournie au rhéostat est-elle maximale ?

Je ne vois pas a quoi corespond RM.
Pouvez vous m'aidez?

Merci d'avance.
-----

[invitea3eb043e]

RM c'est 120 ohms, la valeur pour laquelle la puissance est maximale, pas à se casser la tête. En général ça correspond à l'impédance de sortie du générateur (sa résistance interne si tu préfères).

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Jeanpaul a raison, RM est la valeur de la résistance RH pour laquelle la puissance fournie est maximum.

Mais je profite pour essayer de tordre le cou à une idée trop répandue, qui consiste à dire que le mieux est que le générateur ait la même résistance que la charge et vice versa.
Cette condition est la meilleure quand on veut "tirer la bourre" d'une source et qu'on n'a pas la possibilité de modifier sa résistance interne. Mais c'es un vrai gaspi, 50% de la puissance est perdue dans la source.

En particulier, dans les amplis, et contrairement à ce qui est souvent dit, il est beaucoup plus intéressant que la résistance de sortie soit la plus faible possible et surtout très faible par rapport à la charge. Ceci est facilement réalisable électroniquement, grâce à la contre-réaction. La résistance de sortie des amplificateurs est toujours très inférieure à celle des haut-parleurs.

Même situation dan le réseau électrique. Si les générateurs étaient adaptés au réseau, la moitié de la puissance produite serait dissipée dans les générateurs (pas pendant longtemps).
Au revoir.

[invite21348749873]

Bonjour.
Jeanpaul a raison, RM est la valeur de la résistance RH pour laquelle la puissance fournie est maximum.

Mais je profite pour essayer de tordre le cou à une idée trop répandue, qui consiste à dire que le mieux est que le générateur ait la même résistance que la charge et vice versa.
Cette condition est la meilleure quand on veut "tirer la bourre" d'une source et qu'on n'a pas la possibilité de modifier sa résistance interne. Mais c'es un vrai gaspi, 50% de la puissance est perdue dans la source.

En particulier, dans les amplis, et contrairement à ce qui est souvent dit, il est beaucoup plus intéressant que la résistance de sortie soit la plus faible possible et surtout très faible par rapport à la charge. Ceci est facilement réalisable électroniquement, grâce à la contre-réaction. La résistance de sortie des amplificateurs est toujours très inférieure à celle des haut-parleurs.

Même situation dan le réseau électrique. Si les générateurs étaient adaptés au réseau, la moitié de la puissance produite serait dissipée dans les générateurs (pas pendant longtemps).
Au revoir.

Bonjour
Dans le cas d'un ampli puissance, il faut que l'impedance de sortie soit égale à l'impédance de la charge pour que le transfert de puissance soit maximum.
Pour le cas d'une amplification en tension, il faut en géneral,que la résistance de sortie de l'ampli soit faible devant l'impédance de charge

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour
Dans le cas d'un ampli puissance, il faut que l'impedance de sortie soit égale à l'impédance de la charge pour que le transfert de puissance soit maximum.
Pour le cas d'une amplification en tension, il faut en géneral,que la résistance de sortie de l'ampli soit faible devant l'impédance de charge

Re.
Oui, nous sommes d'accord. Mais si vous le racontez comme ça à vous élèves, ils vont conclure que les amplis doivent toujours avoir la même résistance que la charge, ce qui est totalement faux.
Ce qui intéresse dans la plupart d'amplis de puissance, est que le rendement soit maximal et non que la puissance soit maximale. La puissance dissipée dans la résistance interne ne sert qu'à accélérer le réchauffement de la planète.

Imaginez que vous voulez fournir 40 W à une charge. Qu'est-ce le plus intéressant à installer:
-un ampli adapté qui consomme 80 W ?
-un ampli désadapté qui consomme 40W ?

Donc, même dans les amplis de puissance, et surtout dans les amplis de puissance, il est plus intéressant que la résistance de l'ampli soit nulle. L'adaptation n'est pas la panacée de l'électronique ni de l'électricité.
A+

[invite21348749873]

Re.
Oui, nous sommes d'accord. Mais si vous le racontez comme ça à vous élèves, ils vont conclure que les amplis doivent toujours avoir la même résistance que la charge, ce qui est totalement faux.
Ce qui intéresse dans la plupart d'amplis de puissance, est que le rendement soit maximal et non que la puissance soit maximale. La puissance dissipée dans la résistance interne ne sert qu'à accélérer le réchauffement de la planète.

Imaginez que vous voulez fournir 40 W à une charge. Qu'est-ce le plus intéressant à installer:
-un ampli adapté qui consomme 80 W ?
-un ampli désadapté qui consomme 40W
Donc, même dans les amplis de puissance, et surtout dans les amplis de puissance, il est plus intéressant que la résistance de l'ampli soit nulle. L'adaptation n'est pas la panacée de l'électronique ni de l'électricité.
A+

En electronique, d'une façon generale, le rendement croit avec la distorsion.
Vous devez donc deja sacrifier une partie de l'énergie de la source si vous désirez une bonne reproduction.
Apres cela, vous devez adapter l'impédance de votre ampli pour qu'elle soit proche de celle de la charge.
Un bon ampli de puissance est necessairement un bon radiateur de chauffage. C'est malheureusement ainsi.

[invitef2ed35c2]

Merci pour toutes ses info!!!

Ensuite j'ai calculer IM=0.025A et UM=3V

Je doit ensuite en déduire la valeur de RS par rapport aux résultats précédant.

Là je suis un peu perdu car dans l'énoncé il y a marquer que RS=RH donc RS=120 ohm??

Merci d'avance pour votre aide.

[stefjm]

En electronique, d'une façon generale, le rendement croit avec la distorsion.
Vous devez donc deja sacrifier une partie de l'énergie de la source si vous désirez une bonne reproduction.
Apres cela, vous devez adapter l'impédance de votre ampli pour qu'elle soit proche de celle de la charge.
Un bon ampli de puissance est necessairement un bon radiateur de chauffage. C'est malheureusement ainsi.

En réime linéaire, ca me parait tout à fait normal.
Tout ce qui n'est pas fourni aux HP sert à chauffer le radiateur.
En découpage, je ne sais pas.

[invite6dffde4c]

Re.

En electronique, d'une façon generale, le rendement croit avec la distorsion.

Ça c'est une affirmation gratuite dont je vous laisse la pleine responsabilité.

Vous devez donc deja sacrifier une partie de l'énergie de la source si vous désirez une bonne reproduction.

Bien sur que non.

Apres cela, vous devez adapter l'impédance de votre ampli pour qu'elle soit proche de celle de la charge.

Nooooooooooooooooooooooooooooo oooooooooooooon!

Ceci dit. Vous pouvez garder vos idées reçues. Ce qui est dommage est que vous les répandiez chez les jeunes.

Cordialement,

[invite786a6ab6]

...
Apres cela, vous devez adapter l'impédance de votre ampli pour qu'elle soit proche de celle de la charge.
...

Je rejoins tout à fait LPFR : Un ampli HI-FI doit avoir l'impédance de sortie la plus faible possible et pour deux raisons; la première pour ne pas perdre inutilement de la puissance dans l'ampli et la seconde (la plus importante) pour un amortissement maximal du haut parleur. Plus la bobine du HP verra une impédance faible, plus sa tendance à osciller sous l'effet d'une impulsion, sera freinée. La très faible impédance de sortie d'un ampli ne l'empêchera pas de chauffer surtout s'il est en classe A (qui donne la meilleur fidélité) Généralement la classe A-B donne un bon compromis rendement-fidélité, mais ceci est totalement indépendant de l'impédance de sortie qui comme dans un ampli-op ne dépend que de la contre-réaction.
En conclusion, comme il a été dit, si on a un générateur qui à une impédance de sortie de 120 ohm c'est en ayant une charge de 120 ohms que l'on aura le plus de puissance sur la charge. L'impédance d'un générateur est souvent fixée à une valeur donnée pour des raisons de propagation sur une ligne ayant cette impédance. L'adaptation d'impédance du générateur permet alors d'absorber toute onde réfléchie.

[invite6dffde4c]

Ensuite j'ai calculer IM=0.025A et UM=3V

Je doit ensuite en déduire la valeur de RS par rapport aux résultats précédant.

Re.
Vous savez que la puissance est de 75 mW avec une résistance de 120 ohms. Calculez à quelle tension et à quel courant cela correspond.
A+

[invite21348749873]

Re.

Ça c'est une affirmation gratuite dont je vous laisse la pleine responsabilité.


Bien sur que non.


Nooooooooooooooooooooooooooooo oooooooooooooon!

Ceci dit. Vous pouvez garder vos idées reçues. Ce qui est dommage est que vous les répandiez chez les jeunes.

Cordialement,

Cher LPFR
Je ne viens pas sur ce forum pour briller ou étaler mes connaissances.
Pas d'avantage pour me fritter avec qui que ce soit, fût-ce vous.
Vous semblez maitriser avec brio de nombreux domaines de la physique, ce dont je ne suis pas encore capable; ne pensez pas un seul instant que j'aie la prétention de me mesurer à vous; ayez seulement l'indulgence, s'il vous plaît, de me tancer avec amabilité et sans agressivité, lorsque vous pensez que je dis des conneries.
Je vous donne l'assurance que je ne manquerai pas de tirer tout le profit de vos amicaux rappels à l'ordre.
Cordialement

[invite6dffde4c]

Cher LPFR
Je ne viens pas sur ce forum pour briller ou étaler mes connaissances.
Pas d'avantage pour me fritter avec qui que ce soit, fût-ce vous.
Vous semblez maitriser avec brio de nombreux domaines de la physique, ce dont je ne suis pas encore capable; ne pensez pas un seul instant que j'aie la prétention de me mesurer à vous; ayez seulement l'indulgence, s'il vous plaît, de me tancer avec amabilité et sans agressivité, lorsque vous pensez que je dis des conneries.
Je vous donne l'assurance que je ne manquerai pas de tirer tout le profit de vos amicaux rappels à l'ordre.
Cordialement

Re-bonjour Arcole.
Désolé si j'ai été un peu méchant avec mon Noooooooon!
Mais je venais de vous donner les explications de pourquoi c'était faux. Et au lieu de réfuter mon raisonnement avec des arguments, vous répétez l'idée reçue.
Même si j'ai été un peu méchant j'ai une bonne opinion de vous (si non je ne vous aurais même pas répondu). Et ce que j'attends de vous ce sont des raisonnements, pas des phrases toutes faites.

De plus, j'en ai eu marre que mes étudiants, me servent tous les ans l'histoire que "pour que ça marche il faut que ce soit adapté". Et je vois, dans la question originale, pointer cette idée reçue (l'ampli avec les 120 ohms en sortie).

Si je vous ai vexé, je suis sincèrement désolé et je vous fais mes excuses.
Cordialement,

[invite21348749873]

Re-bonjour Arcole.
Désolé si j'ai été un peu méchant avec mon Noooooooon!
Mais je venais de vous donner les explications de pourquoi c'était faux. Et au lieu de réfuter mon raisonnement avec des arguments, vous répétez l'idée reçue.
Même si j'ai été un peu méchant j'ai une bonne opinion de vous (si non je ne vous aurais même pas répondu). Et ce que j'attends de vous ce sont des raisonnements, pas des phrases toutes faites.

De plus, j'en ai eu marre que mes étudiants, me servent tous les ans l'histoire que "pour que ça marche il faut que ce soit adapté". Et je vois, dans la question originale, pointer cette idée reçue (l'ampli avec les 120 ohms en sortie).

Si je vous ai vexé, je suis sincèrement désolé et je vous fais mes excuses.
Cordialement,

Pas vexé le moins du monde , je vous l'assure, et vous n'avez pas à vous excuser.
Vous savez reconnaitre vos erreurs et cela est tout à fait respectable.
La forme vient seulement après.
Il faudrait que nous discutions plus avant de ces questions d'adaptation sur les quelles j'ai jadis planché, et vous pourrez convenir qu'il y a matiere à discussion.
Cordialement

[invite6dffde4c]

...
Il faudrait que nous discutions plus avant de ces questions d'adaptation sur les quelles j'ai jadis planché, et vous pourrez convenir qu'il y a matiere à discussion.

Re.
Je suis d'accord et je relance la balle.
L'adaptation d'impédance est surtout intéressante quand il y a peut de puissance disponible et que l'impédance de la source est ce qu'elle est. Le cas typique est celui du signal venant de l'antenne lors de la réception de signaux faibles (satellites, sondes spatiales, etc.). Pas dans le cas d'un poste de radio de voiture ou de télévision où le signal est généralement pléthorique et l'adaptation superflue.

Par contre l'EDF n'a vraiment pas intérêt à adapter ses générateurs au réseau ni vous avez intérêt à adapter votre lampe de chevet au réseau. Imaginez les conséquences dans les deux cas.

Pour ce qui est de l'audio. Imaginez que j'ai un ampli avez une résistance de sortie presque nulle et que je veux alimenter un haut-parleur de 8 ohms. Aurais-je intérêt à rajouter une résistance de 8 ohms en série? Si oui, est que je peux utiliser, comme résistance de 8 ohms, un autre haut-parleur?

Dans le cas d'un émetteur radio relié à l'antenne par un câble. On a intérêt à ce que l'antenne soit bien adaptée au câble pour éviter la puissance réfléchie et les ondes stationnaires. Et on a intérêt à ce que l'impédance de sortie de l'émetteur soit très petite devant le câble pour en gaspiller le moins possible. Dans ces conditions idéales, toute la puissance de l'émetteur est émisse par l'antenne.
A+

[invite21348749873]

Re.
Je suis d'accord et je relance la balle.
L'adaptation d'impédance est surtout intéressante quand il y a peut de puissance disponible et que l'impédance de la source est ce qu'elle est. Le cas typique est celui du signal venant de l'antenne lors de la réception de signaux faibles (satellites, sondes spatiales, etc.). Pas dans le cas d'un poste de radio de voiture ou de télévision où le signal est généralement pléthorique et l'adaptation superflue.

Par contre l'EDF n'a vraiment pas intérêt à adapter ses générateurs au réseau ni vous avez intérêt à adapter votre lampe de chevet au réseau. Imaginez les conséquences dans les deux cas.

Pour ce qui est de l'audio. Imaginez que j'ai un ampli avez une résistance de sortie presque nulle et que je veux alimenter un haut-parleur de 8 ohms. Aurais-je intérêt à rajouter une résistance de 8 ohms en série? Si oui, est que je peux utiliser, comme résistance de 8 ohms, un autre haut-parleur?

Dans le cas d'un émetteur radio relié à l'antenne par un câble. On a intérêt à ce que l'antenne soit bien adaptée au câble pour éviter la puissance réfléchie et les ondes stationnaires. Et on a intérêt à ce que l'impédance de sortie de l'émetteur soit très petite devant le câble pour en gaspiller le moins possible. Dans ces conditions idéales, toute la puissance de l'émetteur est émisse par l'antenne.
A+

Disons que l'adaptation d'impédance s'impose si on a une impédance alimentée plus petite que la résistance de sortie de la source.
Quand la charge augmente, la tension à ses bornes augmente hyperboliquement jusqu'à U0, tension à vide, alrs que la puissance absorbée passe par un maximum; a ce maximum, la tension à ses bornes est U0/2.
La charge est "sous voltée"mais absorbe une puissance maximale,et qui nous interesse pour un ampli c'est la puissance dans la bobine du HP, pas la tension.
Pour une lampe de chevet, ce qui nous interesse c'est la tension d'alimentation qui garantit la temperature de filament, en fonction de la puissance de la lampe
La résistance de la lampe est tres élevée devant l'impédance de court circuit de l'alimentation de votre maison; l'adaptation est automatiquement faite, la lampe ne sera pas "sous voltée"
Si vous mettez vos deux HP en série, vous diminuerez votre puissance de sortie, rien de plus.
La résistance de sortie d'un ampli n'est jamais négligeable devant l'impédance des HP.
J'espère etre avoir été clair.
Disons 1ohm avec des HP de 4 ohms et ne perdons pas de vue qu'il ne s'agit pas de 4 ohms ohmiques et constants.

[invite6dffde4c]

Re.

La charge est "sous voltée"mais absorbe une puissance maximale,et qui nous interesse pour un ampli c'est la puissance dans la bobine du HP, pas la tension.

Vous n'avez pas répondu à ma question. J'ai un ampli avec une résistance de sortie nulle. Est que j'ai un avantage à rajouter une résistance série égale à celle du haut-parleur?

Pour une lampe de chevet, ce qui nous interesse c'est la tension d'alimentation qui garantit la temperature de filament, en fonction de la puissance de la lampe
La résistance de la lampe est tres élevée devant l'impédance de court circuit de l'alimentation de votre maison; l'adaptation est automatiquement faite, la lampe ne sera pas "sous voltée"

On ne peut pas dire que " l'adaptation est automatiquement faite". La lampe n'est vraiment pas adaptée en impédance.

Si vous mettez vos deux HP en série, vous diminuerez votre puissance de sortie, rien de plus.

Les deux haut-parleurs c'était la suite à la question à laquelle vous n'avez pas répondu.

La résistance de sortie d'un ampli n'est jamais négligeable devant l'impédance des HP.
Disons 1ohm avec des HP de 4 ohms et ne perdons pas de vue qu'il ne s'agit pas de 4 ohms ohmiques et constants.

Je crois que vous oubliez la contre-réaction qui donne des résistances de sortie presque nulles.

A+

[invite786a6ab6]

Disons que l'adaptation d'impédance s'impose si on a une impédance alimentée plus petite que la résistance de sortie de la source.
...

Dans ce cas, oui. Pour l'illustrer, prenons un générateur de 10V~ qui pour une raison technologique donnée, ne peut pas avoir une impédance interne plus petite que 9 ohms. Si la charge est une résistance de 1 ohm, il y aura 1 volt aux bornes de cette résistance et la puissance fournie sera 1W. Si maintenant on place un autotransformateur de rapport 1/3 il va jouer le rôle d'adaptateur d'impédance et le nouveau générateur délivrera 3V~ sous une impédance de 1ohm. La puissance tranférée à la résistance sera de U²/R = 9W. On voit bien dans ce cas l'intérêt de l'adaptation d'impédance, mais c'est un cas particulier.

[invite21348749873]

Re.

Vous n'avez pas répondu à ma question. J'ai un ampli avec une résistance de sortie nulle. Est que j'ai un avantage à rajouter une résistance série égale à celle du haut-parleur?


On ne peut pas dire que " l'adaptation est automatiquement faite". La lampe n'est vraiment pas adaptée en impédance.

Les deux haut-parleurs c'était la suite à la question à laquelle vous n'avez pas répondu.

Je crois que vous oubliez la contre-réaction qui donne des résistances de sortie presque nulles.

A+

La contre réaction abaisse effectivement l'impédance de sortie ( et augmente celle d'entrée).
Mais qu'entendez vous, au juste par "presque nulle"?
Je ne comprends pas l'interet d'ajouter une impédance série avec votre HP; comme je vous l'ai dit ,vous perdrez de la puissance sonore.
Et lorsque je dis que l'adaptation est réalisée pour la lampe de chevet, je veux dire que les conditions optimales d'utilisation de cette lampe (tension d'alimentation nominale) sont automatiquement satisfaites, car son impédance est extremement grande devant l'impédance de la source.
En supposant, bien entendu, que cette impédance de source ne soit pas augmentée par des chutes de tension prohobitives dans les fils d'alimentation.

[invite786a6ab6]

Ces maudites 5mn max qui ne permettent pas de corriger ses erreurs !
Avec le transfo la puissance transférée n'est pas 9W mais 2,7W, mais c'est mieux que 1W. Mais il s'en perd autant dans le générateur ce qui n'est pas terrible sur le plan rendement.

[invite21348749873]

Dans ce cas, oui. Pour l'illustrer, prenons un générateur de 10V~ qui pour une raison technologique donnée, ne peut pas avoir une impédance interne plus petite que 9 ohms. Si la charge est une résistance de 1 ohm, il y aura 1 volt aux bornes de cette résistance et la puissance fournie sera 1W. Si maintenant on place un autotransformateur de rapport 1/3 il va jouer le rôle d'adaptateur d'impédance et le nouveau générateur délivrera 3V~ sous une impédance de 1ohm. La puissance tranférée à la résistance sera de U²/R = 9W. On voit bien dans ce cas l'intérêt de l'adaptation d'impédance, mais c'est un cas particulier.

C'est tout ce que je voulais signaler.
Cette adaptation par transformateur (plutot que auto transfo) est un moyen usuel de transmettre la puissance maxi en sortie.
Il est remarquable que si vous diminuez la tension de sortie par 1/n, vous diminuez l'impédance de sortie par 1/n²
Cordialement

[invitef2ed35c2]

Re.
Vous savez que la puissance est de 75 mW avec une résistance de 120 ohms. Calculez à quelle tension et à quel courant cela correspond.
A+

Je trouve le même résultat que pour Rm.
Is=0.025A et Us=3V

Elle sont donc bien égale!

5) Retrouvez à l'aide des caractéristiques des dipôles associés, la valeur de Im lorsque la puissance fournie au rhéostat atteint sa valeur max.

Im=0.025A
Je l'ai déja calculer! Es ce juste?

Merci d'avance

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Oui.
Tout cela semble correct.
Au revoir.