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L'lectronique de zroPar Basil1402 ,

olyte ,Polinichon

et uknow

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Licence Creative Commons 6 2.0Dernire mise jour le 2/12/2012

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Sommaire

2Sommaire ........................................................................................................................................... 3Lire aussi ............................................................................................................................................ 5 L'lectronique de zro ........................................................................................................................ 6Partie 1 : [Thorie] Bases et notions lmentaires ............................................................................. 6Prsentation et mise en garde .......................................................................................................................................... 6Prsentation ................................................................................................................................................................................................................ 6Pourquoi choisir d'apprendre l'lectronique ? ............................................................................................................................................................. 8Risques de l'lectricit sur le corps humain ................................................................................................................................................................ 8Les effets du courant lectrique sur le corps humain ..................................................................................................................................................

10Comment s'en protger ? .......................................................................................................................................................................................... 10Responsabilit : qui ? ................................................................................................................................................................................................ 11L'lectricit ....................................................................................................................................................................... 12Analogie .................................................................................................................................................................................................................... 12La source d'nergie ................................................................................................................................................................................................... 12Le gnrateur ............................................................................................................................................................................................................ 13Le rcepteur .............................................................................................................................................................................................................. 13L'essentiel ................................................................................................................................................................................................................. 14Le courant ................................................................................................................................................................................................................. 14Les charges lectriques ............................................................................................................................................................................................ 16La notion de conductibilit ......................................................................................................................................................................................... 16Sens du courant ........................................................................................................................................................................................................ 18Intensit du courant ................................................................................................................................................................................................... 20Notions avances : l'intensit, a se calcule ! ........................................................................................................................................................... 21La tension .................................................................................................................................................................................................................. 23La masse : une rfrence ......................................................................................................................................................................................... 23Notion de rfrentiel .................................................................................................................................................................................................. 23La masse ................................................................................................................................................................................................................... 24La puissance ............................................................................................................................................................................................................. 24Effet joule .................................................................................................................................................................................................................. 25Puissance ..................................................................................................................................................................................................................

27Application ....................................................................................................................................................................... 27Lecture et criture d'un schma ................................................................................................................................................................................ 27Un peu de vocabulaire .............................................................................................................................................................................................. 28Courant et tension ..................................................................................................................................................................................................... 28Branchement en srie et en parallle ....................................................................................................................................................................... 30Les gnrateurs ........................................................................................................................................................................................................ 31Gnrateurs continus ................................................................................................................................................................................................ 32Gnrateurs non continu ........................................................................................................................................................................................... 33Gnrateurs priodiques ........................................................................................................................................................................................... 34Les formes connues de signaux ............................................................................................................................................................................... 36Les rcepteurs ........................................................................................................................................................................................................... 37Les rcepteurs passifs .............................................................................................................................................................................................. 37Les rcepteurs actifs .................................................................................................................................................................................................

37Lois fondamentales ......................................................................................................................................................... 38Introduction ................................................................................................................................................................................................................ 39La loi d'Ohm .............................................................................................................................................................................................................. 39La loi des mailles ....................................................................................................................................................................................................... 41La loi des nuds ....................................................................................................................................................................................................... 41Gnralits et nonc de la loi .................................................................................................................................................................................. 41Application un circuit lectrique : ............................................................................................................................................................................ 43Exercice d'application ................................................................................................................................................................................................

46Partie 2 : [Thorie] Les composants fondamentaux passifs de l'lectronique ................................... 47Les composants lectroniques ........................................................................................................................................ 47 Que vont-ils bien pouvoir nous raconter ? .......................................................................................................................................................... 47Quelques dfinitions .................................................................................................................................................................................................. 48Et a ressemble quoi, concrtement ? ................................................................................................................................................................... 52C'est fini ? .................................................................................................................................................................................................................. 52Actifs ou passifs ? ..................................................................................................................................................................................................... 52Les composants passifs ............................................................................................................................................................................................ 53Des composants actifs .............................................................................................................................................................................................. 53Les composants passifs fondamentaux .................................................................................................................................................................... 54Introduction aux rgimes ........................................................................................................................................................................................... 54La notion de rgime .................................................................................................................................................................................................. 55Les diffrents rgimes ............................................................................................................................................................................................... 55Notre rgime de travail .............................................................................................................................................................................................. 57Le spectre d'un signal ............................................................................................................................................................................................... 59Les proprits du signal sinusodal ...........................................................................................................................................................................

61Rsistance et rsistor ...................................................................................................................................................... 61Dbutons simplement... ............................................................................................................................................................................................ 61La rsistance ............................................................................................................................................................................................................. 63Le rsistor .................................................................................................................................................................................................................. 65La pratique ................................................................................................................................................................................................................ 65Utiliser un rsistor ..................................................................................................................................................................................................... 67Exercices ...................................................................................................................................................................................................................

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69Les associations ........................................................................................................................................................................................................ 69Montage srie ............................................................................................................................................................................................................ 70Montage en drivation ............................................................................................................................................................................................... 72Pont diviseur de tension ............................................................................................................................................................................................ 75Les rsistors variables .............................................................................................................................................................................................. 75Le potentiomtre ....................................................................................................................................................................................................... 82Les autres rsistors variables ................................................................................................................................................................................... 83Code couleur .............................................................................................................................................................................................................

88Le condensateur en rgime continu ................................................................................................................................ 88Introduction et principes ............................................................................................................................................................................................ 89Commenons par les principes ................................................................................................................................................................................. 89Charge d'un condensateur ........................................................................................................................................................................................ 91Dcharge d'un condensateur .................................................................................................................................................................................... 91Capacit d'un condensateur ...................................................................................................................................................................................... 92Notion de temps ........................................................................................................................................................................................................ 92Charge et dcharge d'un condensateur travers un rsistor ................................................................................................................................... 96Calcul de la charge accumule ................................................................................................................................................................................. 97Les associations ........................................................................................................................................................................................................ 97Association parallle ................................................................................................................................................................................................. 98Association srie ....................................................................................................................................................................................................... 99Exercice .....................................................................................................................................................................................................................

100Technologies ........................................................................................................................................................................................................... 100Plus de proprits ! ................................................................................................................................................................................................. 102Les condensateurs non polariss ........................................................................................................................................................................... 103Condensateurs lectrolytes chimiques (polariss). .............................................................................................................................................. 105Les condensateurs variables ..................................................................................................................................................................................

106La bobine ....................................................................................................................................................................... 106Gnralits .............................................................................................................................................................................................................. 106Qu'est ce qu'une bobine ? ....................................................................................................................................................................................... 106A quoi a ressemble ? ............................................................................................................................................................................................. 107Symbole .................................................................................................................................................................................................................. 107O est-ce qu'on en trouve ? .................................................................................................................................................................................... 107Influence d'une bobine dans un circuit .................................................................................................................................................................... 109Proprits d'une bobine .......................................................................................................................................................................................... 109L'inductance ............................................................................................................................................................................................................ 112La bobine relle ....................................................................................................................................................................................................... 113Les associations de bobines ................................................................................................................................................................................... 114La bobine en rgime continu ................................................................................................................................................................................... 114Le soft-start .............................................................................................................................................................................................................. 114Les relais ................................................................................................................................................................................................................. 115La bobine en rgime variable .................................................................................................................................................................................. 115L'impdance d'une bobine ....................................................................................................................................................................................... 116Retard de phase ...................................................................................................................................................................................................... 117Comportement frquentiel ....................................................................................................................................................................................... 117Pour aller plus loin ................................................................................................................................................................................................... 117Le phnomne d'induction ...................................................................................................................................................................................... 119Exemples d'applications du phnomne d'induction ...............................................................................................................................................

121Partie 3 : [Thorie] L'amplificateur oprationnel ou AOP ................................................................. 122L'amplification d'un signal ............................................................................................................................................. 122Rappels sur les signaux .......................................................................................................................................................................................... 123Notions sur l'amplification ........................................................................................................................................................................................ 123Principe de l'amplification ........................................................................................................................................................................................ 124Les types d'amplifications ....................................................................................................................................................................................... 125L'amplification par l'exemple ................................................................................................................................................................................... 126Gnralits sur les amplificateurs ........................................................................................................................................................................... 126Un amplificateur, c'est quoi ? .................................................................................................................................................................................. 128Fonctionnement d'un amplificateur quelconque ...................................................................................................................................................... 129Caractristiques universelles ..................................................................................................................................................................................

133Partie 4 : [Thorie] Les composants base de semi-conducteur ................................................... 134Introduction aux semi-conducteurs ............................................................................................................................... 134Un semi... quoi ? ..................................................................................................................................................................................................... 134Un tout petit peu de physique quantique ................................................................................................................................................................. 135Isolant, conduteur, semiconducteur ........................................................................................................................................................................ 136Les lments semi-conducteurs ............................................................................................................................................................................. 138Les semi-conducteurs intrinsques et extrinsques ............................................................................................................................................... 138Semi-conducteurs intrinsques ............................................................................................................................................................................... 139Le dopage chez les semi-conducteurs extrinsques .............................................................................................................................................. 139Proprits des dopants ........................................................................................................................................................................................... 140Les diffrents dopages ............................................................................................................................................................................................ 141La jonction PN ......................................................................................................................................................................................................... 141Que se passe-t-il une jonction PN ? ..................................................................................................................................................................... 142Polarisation d'une jonction et application ................................................................................................................................................................

145La diode ......................................................................................................................................................................... 145La diode ................................................................................................................................................................................................................... 145Avant de commencer .............................................................................................................................................................................................. 145Symbole .................................................................................................................................................................................................................. 146Polarit .................................................................................................................................................................................................................... 146Rgime continu ....................................................................................................................................................................................................... 146Utilisation ................................................................................................................................................................................................................. 147Caractristiques ...................................................................................................................................................................................................... 149Rgime variable ......................................................................................................................................................................................................

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149Suppression d'alternance ........................................................................................................................................................................................ 152La diode Zener ........................................................................................................................................................................................................ 153Fonctionnement ...................................................................................................................................................................................................... 156quivalence ............................................................................................................................................................................................................. 157Diversit des diodes ................................................................................................................................................................................................ 157Cas d'utilisation de la diode ..................................................................................................................................................................................... 159Autres diodes ..........................................................................................................................................................................................................

159Le transistor en rgime de saturation ........................................................................................................................... 160Prsentation ............................................................................................................................................................................................................ 160Le transistor ............................................................................................................................................................................................................. 161Le transistor bipolaire .............................................................................................................................................................................................. 163Rgime de saturation .............................................................................................................................................................................................. 163Fonctionnement en rgime de saturation ................................................................................................................................................................ 166Utilit du montage ................................................................................................................................................................................................... 167Conclusion .............................................................................................................................................................................................................. 168Le transistor PNP ....................................................................................................................................................................................................

Lire aussi 4/171



L'lectronique de zro

Par olyte et Basil1402 et uknow et Polinichon

Mise jour : 02/12/2012Difficult : Intermdiaire Dure d'tude : 2 mois

Bonjour toutes et tous !

Si vous tes ici, mme s'il s 'agit d'un hasard, c'est qu'il y a une trs grande probabilit que vous ayez envie de vous documenterou d'apprendre l'lectronique.

Quels sont les principes de base ? Comment connatre les composants et pouvoir les utiliser pour faire des montages ? Commentfaire ses propres montages ? Telles sont les questions auxquelles nous vous amneront des rponses afin de satisfaire vosbesoins sur le sujet.

Nous commencerons le cours "en douceur" par les formules et les lois ncessaires et fondamentales connaitre en lectronique.Ce sera peut-tre un peu long au dbut, mais ds que vous aurez assez de maniabilit avec ces lois et formules, vous pourrezensuite vous divertir par l'apprentissage de l'utilisation des composants fondamentaux de l'lectronique. Nous vous proposeronsaussi quelques exercices qui vous permettrons de mettre en application ce que vous aurez appris au fil de votre lecture. Puisviendra le moment o vous serez fin prt pntrer plus en profondeur dans le milieu de l'lectronique en apprenant utiliser descomposants trs polyvalent tels les Amplificateurs OPrationnels (AOP) et qui permettent, non pas de faire des miracles, mais derendre vos montages lectronique intelligent, dans le sens o ils seront en mesure de traiter des signaux dans le but de ragir un "vnement" donn. Ensuite, nous continuerons voyager vers des domaines trs utiliss de l'lectronique (filtres, semi-conducteurs) qui vous permettront d'amliorer vos montages. Pour terminer, nous nous attaquerons un domaine spcifiquetrs intressant que sont les infrarouges.Enfin, pour ne pas nous quitter sur de long chapitres plein de thorie, mais aussi d'lments pratiques, nous terminerons le courspar une bonne dose de pratique essentielle l'lectronicien. Nous aborderons l'outillage et les appareils de mesures ncessaire la fabrication et au dpannage de cartes lectronique, puis nous enchainerons sur des exemples d'utilisations de composants debases afin de vous montrer leur fonctionnement rel et les piges viter lors de tests de mise en uvre.

Sachez toutefois que le domaine de l'lectronique est tellement vaste que nous ne pouvons pas vous prsenter toutes lesfacettes de cette science. Nous allons cependant vous expliquer l'essentiel afin que vous puissiez rapidement raliser vospropres montages.

Le but de ce tutoriel n'est pas de vous former pour un mtier, mais de vous enseigner l'utilisation de l'lectronique. Il neremplace pas les cours traits par les enseignants en milieu scolaire et n'a pas pour but de suivre un programme scolaireen particulier. Il est crit pour tout le monde.Nous ne ferons aucun moment de l'lectronique programme dans ce tutoriel. Si cela vous intresse vraiment, vouspouvez aller lire cet autre tutoriel.

Avis donc tous les amateurs, les hobbyistes, les professionnels et les tudiants : vous venez de dnicher la perle rare !

Avant de poursuivre, sachez qu'il y a quelques prrequis : il faut avoir un minimum de connaissances mathmatiques etsavoir ce que sont des quations et lire des graphiques. Pas plus, ni moins.

Lire aussi 5/171


http://sciences.v3.siteduzero.com/membres-294-198273.htmlhttp://sciences.v3.siteduzero.com/membres-294-171653.htmlhttp://sciences.v3.siteduzero.com/membres-294-49587.htmlhttp://sciences.v3.siteduzero.com/membres-294-552073.htmlhttp://sciences.v3.siteduzero.com/tutoriel-21-483697-l-electronique-de-zero.htmlhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/fr/http://sciences.siteduzero.com/tutoriel-3-515602-arduino-pour-bien-commencer-en-electronique-et-en-programmation.htmlhttp://www4.smartadserver.com/call/pubjumpi/24617/184810/13290/M/1389275828150/?http://www4.smartadserver.com/call/pubjumpi/24617/184810/13290/M/1389275828150/?http://fr.openclassrooms.com

Partie 1 : [Thorie] Bases et notions lmentaires

Il est, avant toutes choses, primordial de commencer par apprendre les bases de l'lectricit et ne pas se lancer, tte baisse, l'assaut des composants sans avoir acquis ces bases. Je l'admet, ce sera un peu rbarbatif, mais tout lectronicien qui se vaut estpass par l ! Alors ouvrez grand vos yeux, vous allez faire vos premier pas en lectronique... Bon voyage !

Prsentation et mise en gardeLe monde merveilleux de l'lectronique nous ouvrira ses portes seulement lorsque l'on sera prt comprendre les phnomnesphysiques que l'on va manipuler ainsi que les risques encourus. Pour cela, nous allons commencer par faire une rapideexplication de ce qu'est l'lectronique et de ses domaines de prdilection. Nous poursuivrons par une explication non exhaustivedes phnomnes physiques qui constituent l'lectronique. Enfin, ce n'est qu' ce moment-l que nous pourrons nous diriger versune partie plus intressante : l'apprentissage du fonctionnement et de l'utilisation des composants lectroniques de base.

PrsentationPendant ces deux derniers sicles, aprs de nombreuses dcouvertes scientifiques sur l'lectricit et sur son application,l'lectronique est apparue. Bien des composants ont t invents au tout dbut, mais leur application avait une tendue limitenotamment cause de la place qu'ils occupaient et de l'impossibilit d'tre exploits et fabriqus en grande quantit. Plus lesannes avanaient, plus l'lectronique se miniaturisait et se fiabilisait.

Pourquoi l'lectronique a-t-elle t invente ?

Avec les guerres, l'lectronique fut un domaine favoris car trs utilis dans la fabrication d'engins de combat et de matrielmilitaire, mais aussi la communication par radio. Aujourd'hui, elle vient s'imposer dans nos foyers en amliorant notre confortquotidien. La physique, la mdecine et l'lectronique elle-mme sont favorises par les applications possibles de l'lectroniquegrce au matriel de plus en plus sophistiqu et performant. Son seul but est donc d'amliorer le confort et de permettre larecherche scientifique de faon plus aise.

Qu'est-ce que l'lectronique ?

Avant de nous lancer dans l'apprentissage de l'lectronique, il est bon de savoir ce que c'est exactement. Je vais reprendre enpartie la dfinition que nous offre Wikipedia pour vous l'expliquer.

L'lectronique est une science qui permet l'tude de structures qui traitent des signaux lectriques, le but tant de transmettre oude recevoir des donnes ou de l'nergie afin de crer des systmes plus ou moins complexes et autonomes. Ces systmesutilisent des sources d'nergie pour pouvoir fonctionner. En gnral, il est question d'association de sous-systmes pour encrer de gros qui prsentent la caractristique de raliser plusieurs tches diffrentes et parfois en mme temps.

On peut trouver deux branches en lectronique : l'lectronique de signaux et l'lectronique de puissance. Nous parleronsuniquement de l'lectronique qui utilise des signaux car l'lectronique de puissance se rvle plus dangereuse manipuler (maisfera l'objet d'un cours part entire).

tendue de l'lectronique

Cela peut paratre vident pour certains, mais moins pour d'autres :l'lectronique est prsente partout dans notre quotidien, que ce soitdans les pays riches et dvelopps o elle amliore le confort et larecherche ou dans les pays pauvres qui recyclent les objetslectroniques afin de subvenir leurs besoins, par exemple.

Prenons quelques exemples d'appareils lectroniques. Le premier qui nous viendrait l'esprit est celui que vous utilisez ence moment mme, en lisant ce cours : le smartphone ou l'ordinateur.Tous deux fonctionnent avec de l'lectronique. Un exemple plusanodin : la montre que vous portez au bras fonctionne grce uncircuit lectronique.

Pourquoi choisir d'apprendre

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l'lectronique ?

Voil une question assez vaste tout de mme ! Pourquoi diable se lancer dans l'apprentissage de l'lectronique ?

Plusieurs raisons sont valables. Afin de vous en convaincre, nous expliquerons par la suite pourquoi c'est un bon choix.Attention cependant, nous ne vous incitons pas apprendre l'lectronique, nous vous prsentons simplement les aspectsbnfiques que nous apporte cette science.

Avenir de l'lectronique

Je n'aurais certainement pas cr ce tutoriel s'il n'y avait pas eu d'avenir certain pour l'lectronique. Pour vous donner quelquesexemples rsultant de cette science, voici un petit rsum des avances technologiques permises par l'lectronique.

Ces dernires dcennies, l'lectronique a marqu le domaine de la physique et des recherches scientifiques grce sesinnovations technologiques telles que le microscope lectronique et effet tunnel, les acclrateurs de particules, l'ordinateur etla plus importante (surtout l'une des premires) : la calculatrice ! Toutes ces avances ont permis des volutions incroyablesdans bien d'autres domaines comme la mdecine, la chirurgie, le domaine militaire, les constructions mcaniques (voitures,machines-outils) et du btiment, etc.

L'lectronique, aprs de nombreux services rendus, n'a pas cess d'exister et nous tonne mme encore. Dans un futur proche, ilse pourrait bien que l'on se retrouve dans un monde proche du dcor du film Avatar de James Cameron (en matire detechnologie). Les tlphones portables seront flexibles et transparents, ainsi que les crans. Tout sera miniaturis tel point quel'espionnage sera devenu banal dans la vie de tous les jours car rendu extrmement facile.

Plus intressant maintenant : les jeux vido ! Ce ne seront plus les mmes qu'actuellement, ils imiteront la ralit avecperfection ; si bien que l'on risquera de se croire vivant dans un monde virtuel ! Mais pour en arriver l, il faut des personnescomptentes en informatique, certes, mais surtout en lectronique pour concevoir le cocon qui plongera le joueur dans lemonde virtuel.

Utilit de l'lectronique

quoi cela va vous servir d'apprendre l'lectronique ? Eh bien, il y a plusieurs rponses possibles, ceci selon vos gots. Eneffet, devenir technicien en lectronique peut tre l'envie ou le rve de certains (autrement dit : faire de l'lectronique son mtier).D'autres prfreront tout simplement savoir se servir de l'lectronique afin de raliser leurs propres montages ayant une utilitpour leurs propres besoins ou ceux des autres. En outre, ces deux possibilits se recoupent puisqu'elles ont un objectif encommun : concevoir l'lectronique de demain !

Dans les deux cas, vous tes bien tomb en venant lire ce tutoriel sur l'lectronique ! Il vous permettra de vous prparer pourentrer dans une section lectronique de l'enseignement ou bien de vous permettre de crer des montages simples. Parmi eux :sirne, clignotant lumineux, dtecteur d'inondation, alimentation, amplificateur audio

Mtiers de l'lectronique

Je ne vais pas vous faire une fiche dtaille de chaque mtier que compte l'lectronique dans ses effectifs, cela serait bien troplong et fastidieux, mais je vais vous montrer les dbouchs possibles avec un bon niveau en lectronique et aussi la place qu'il ya dans ce domaine.

Premirement, si l'on veut trouver un bon emploi dans une entreprise qui tourne sans difficult, il faut malheureusement faire destudes et passer des diplmes qui sont reconnus nationalement et/ou internationalement. Pour plus de renseignements sur cesformations pr-bac ou post-bac, il suffit de rechercher sur Internet en allant par exemple sur le site de l'Onisep.

Voici une liste non exhaustive des mtiers que l'on peut trouver dans le domaine de l'lectronique (liste que j'ai honteusementpompe sur Internet ).

Citation : Onisep.fr

La recherche amont :

ingnieur d'tudes avances ;ingnieur d'tudes avances doctorant.

L'laboration de la proposition :

architecte systme logiciel ;

Partie 1 : [Thorie] Bases et notions lmentaires 7/171


http://www.onisep.fr/Decouvrir-les-metiers/Des-secteurs-professionnels-a-explorer/Electroniquehttp://fr.openclassrooms.com

architecte systme matriel.

Le dveloppement :

ingnieur tudes et dveloppement en lectronique analogique ;ingnieur tudes et dveloppement en logiciels de simulation ;ingnieur tudes en mcanique et thermique (dans le domaine spatial) ;ingnieur tudes et dveloppement en optique ;ingnieur tudes et dveloppement en logiciels.

La production, les tests et l'intgration :

technicien mthodes ;responsable industrialisation ;technicien d'essai et d'intgration.

Les services et le support :

responsable de soutien logistique intgr ;technicien de services et supports oprationnels.

D'autres mtiers :

ingnieur de programme ;acheteur industriel ;ingnieur commercial ;ingnieur assurance qualit.

On peut dire que vous avez du choix !

Risques de l'lectricit sur le corps humainSi manipuler quelque chose que l'on ne voit pas est difficile, manipuler quelque chose de mortel que l'on ne voit pas non plus estdangereux. Cette chose, c'est l'lectricit.

Plus jeune, on vous a certainement dit qu'il ne fallait pas mettre les doigts dans une prise ; sachez que lorsque l'on manipulel'lectricit, certaines rgles s'ajoutent !Il y a certains points dangereux qu'il ne faut absolument pas ngliger sous peine de commettre des erreurs irrversibles dans lescas les plus graves. L'lectronique n'est pas sans danger, retenez-le !

Je le rpte donc, l'lectronique est une science assez dangereuse mettre en uvre si l'on ne prte pas attentionaux moyens qui permettent d'viter tout risque !

Nous parlerons des grandeurs lectriques dans le prochain chapitre. Mais avant cela, nous allons prsenter les risquesde l'lectricit sur le corps humain. Revenez donc lire ce qui suit (si cela vous intresse) aprs avoir lu le chapitresuivant.

Si l'lectricit est dangereuse, c'est parce que le corps humain est sensible au courant lectrique d'autant plus que nous nedisposons d'aucun sens qui nous permette de ressentir le passage du courant travers notre corps. L'lectrocution reprsenteenviron deux cents dcs par an en France.

Les effets du courant lectrique sur le corps humain

Le corps humain se comporte comme une rsistance dont la valeur est variable selon les individus, plus ou moins rsistants, eten fonction de leur peau : si cette dernire est sche, la rsistance sera leve, si au contraire elle est humide, la rsistance sera




faible. Partant de ce principe, la norme NF C 15-100 permet d'tablir des courbes de scurit :

Ces courbes dlimitent dans le repre t=f(Uc) la dure maximum dexposition sans danger mortel en fonction de la tension decontact Uc et du type de local :

UL = 12 V : local immerg (piscine, sauna, milieu extrieur...) ;UL = 25 V : local avec point d'eau (cuisine, salle de bain...) ;UL = 50 V : local sec (bureau et toutes les autres pices d'une habitation).

titre informatif, ce tableau vous permettra d'apprhender les niveaux de risque du courant sur le corps humain :

Effets Courant continu Courant alternatif

Lgre sensation de picotement 0,6 - 1,0 mA 0,3 - 0,4 mA

Sensation vidente 3,5 - 5,2 mA 0,7 - 1,1 mA

Douleurs, mais contrle musculaire conserv 41 - 62 mA 6 - 9 mA

Douleurs et incapacit de lcher le mtal 51 - 76 mA 10 - 16 mA




Difficults respiratoires (paralysie de la cage thoracique) 60 - 90 mA 15 - 23 mA

Fibrillations cardiaques (dans les 3 secondes) 500 mA 65 - 100 mA

En lectronique, on utilisera uniquement l'lectricit dans le domaine de la trs basse tension (abrge TBT). C'est le domaine ola tension minimale est de 0 volt et la tension maximale est de 24 volts.A priori , la tension ne posera pas de problme, mais faites trs attention au courant !

Comment s'en protger ?Bien entendu, pour viter tout accident, vous devez respecter quelques rgles toutes simples.

L'espace de travail

Il faut :

un poste de travail dgag, solide, plat et si possible avec une table et un sige confortable ;un clairage suffisant ;des espaces de rangement pour ranger les outils et composants ncessaires.

La scurit

Utilisez une source de courant indpendante : prfrez une alimentation stabilise (avec isolation galvanique partransformateur) ou des piles plutt qu'un branchement direct sur le rseau EDF.Faites toutes les vrifications possibles avant la mise sous tension : vrifiez que votre circuit lectronique ne possdepas de court(s)-circuit(s) et que la source d'alimentation est adapte au circuit.loignez tout liquide, animal et jeune enfant. Vous devez tre seul sur votre espace de travail.Travaillez en bonne forme (aucun travail lorsque vous tes fatigu, distrait ou ventuellement malade).Toute manipulation d'un circuit ou d'un appareil lectronique doit se faire HORS TENSION !

Au risque de me rpter, l'lectronique n'est pas sans danger ! Toutes ces rgles sont importantes et doivent trerespectes, sans quoi vous engagez votre responsabilit et surtout votre vie et celle des autres dans le pire des cas !

J'espre ne pas vous avoir fait peur en vous donnant toutes ces prcautions !

Responsabilit : qui ?En tout cas, j'ai bien insist sur les points incontournables ! Mais ce que je ne pas encore voqu, c'est la responsabilit engagelors de vos actions. Dveloppons.

VOUS TES LE SEUL RESPONSABLE DE VOSMANIPULATIONS !

Sur ce point, le dveloppement est infaillible.

Pourquoi tes-vous le seul responsable ?

Eh bien, cette conclusion provient de ce qui a t dit prcdemment. Vous devez tre seul sur votre espace de travail ! Si tel n'estpas le cas, vous serez responsable de chaque acte ralis par la personne qui vous entoure (mme si c'est le chat du voisin) etdes dgts qui peuvent en dcouler sur votre projet. Si par chance, aucun incident ne s'est produit quand votre petite sur estvenue vous voir pour regarder de plus prs le travail que vous effectuiez, il se peut que vous soyez perdu aprs cettedconcentration au risque de faire une erreur qui puisse mettre mal votre projet.

Et si mes erreurs taient dues une mauvaise explication dans ce tutoriel ?

Dans ce cas, si vous trouvez un problme dans une explication ou un schma, prvenez-nous afin que nous puissions corriger




nos erreurs et par l mme viter d'autres zros de faire cette erreur. Cependant, il ne tient qu' vous de vrifier, par vosconnaissances, que ce que vous vous apprtez faire est exempt de toute erreur ! Cependant, nous ferons tout notre possiblepour viter ce genre de dsagrment, soyez rassur. Le risque zro n'est jamais atteint

Ce qu'il faut retenir tout prix !

L'lectronique est dangereuse, surtout lorsqu'on ne prend pas de prcautions ! Le responsable, c'est vous et personne d'autre !

Par l mme, je rajoute que les rdacteurs de ce tutoriel seront mis hors de cause lors d'accidents mineurs oumajeurs et qu'aucune responsabilit ne pourra tre retenue contre ces derniers !

Vous pouvez lire la suite de ce tutoriel en toute srnit !




L'lectricitS'il y a bien quelque chose d'indispensable en lectronique, c'est la matrise des grandeurs lectriques et de leur origine. C'estpourquoi ce chapitre est l pour vous expliquer les notions essentielles savoir sur ces grandeurs.

En lectronique, on manipule diverses grandeurs physiques. Une grandeur physique est un truc (pardonnez la vulgarisation)qui se mesure. On va essentiellement utiliser trois grandeurs physiques qui sont : la tension, le courant et la puissance.

Pour comprendre quelles sont les origines de ces grandeurs, on fait souvent une analogie avec les fluides (par exemple de l'eau).Je ne vais donc pas droger la rgle, c'est ce que je vais faire mais en prenant un exemple plus concret.

Analogie

L'explication suivante fait appel une analogie. Une analogie est le fait de rapprocher deux phnomnes semblablesafin de faciliter la comprhension d'un phnomne par celle d'un autre plus facile assimiler.

Entrons dans le contexte par cette analogie toute simple : soit un engin qui fonctionne avec du carburant. J'ai reprsent sonfonctionnement interne ultra simplifi par cette image :

Figure 1 Fonctionnement interne de l'engin

L'engin est compos d'une pompe (originalement appele zPompe ) ainsi que d'un rservoir qui contient du carburant. Cetensemble se trouve dans le cadre gauche de l'image. Un autre cadre ( droite) contient un moteur (dont le fonctionnement internen'est reprsent que schmatiquement par du feu et des engrenages) et un pot dchappement.

Gardez bien cela en tte, car c'est l-dessus que nous travaillerons.

La source d'nergieNous allons d'abord dterminer d'o viennent les grandeurs physiques avant de voir ce que c'est exactement. L'analogieprcdente n'tant pas l pour de la figuration, c'est avec elle que nous travaillerons.

Le gnrateur

Un gnrateur est un systme qui fournit de l'nergie. Dans notre engin, le gnrateur est l'ensemble constitu par le carburantet la pompe.

En effet, si l'on regarde le fonctionnement de ce gnrateur, la zPompe va aspirer le carburant contenu dans le rservoir et vale livrer au moteur. Il y a donc gnration d'un mouvement de carburant qui va se diriger vers le moteur, moteur qui son tour vas'en servir pour faire fonctionner l'engin.

En lectricit




En lectricit, on ne dispose pas de carburant ni de pompe mais de sources qui gnrent des grandeurs physiques, les mmesque nous allons aborder dans ce chapitre.

Citons plusieurs de ces sources que vous connaissez certainement dj :

la pile ;la batterie ;l'accumulateur ;le secteur lectrique (attention, ce n'est pas le mme type de source que les autres).

Le rcepteur

Un rcepteur est un systme qui reoit de l'nergie. Toujours dans notre engin, le rcepteur est le moteur.

L encore, si l'on tudie le fonctionnement, le moteur reoit le carburant provenant du gnrateur pour ensuite l'utiliser afin defonctionner.

En lectricit

En lectricit, on dispose aussi de moteurs mais on les appelle rcepteurs . Ils n'absorbent pas de carburant, mais ils utilisentles grandeurs physiques de l'lectricit (toujours les mmes dont nous allons parler au cours de ce chapitre).

Citons plusieurs exemples que vous connaissez galement :

le chauffage ;le grille-pain ;le tlphone portable ;l'ordinateur ;etc.

Pour faire simple, un rcepteur en lectronique est tout ce qui fonctionne avec de l'lectricit.

L'essentiel

Figure 2 Dcoupage en deux parties du fonctionnement de l'engin

Ce qu'il faut retenir, c'est que le gnrateur fournit le carburant ncessaire au fonctionnement du rcepteur qui absorbe ce




carburant pour fonctionner.

En lectronique, on travaille sur la conception, la ralisation et l'analyse du fonctionnement interne du rcepteur, qui n'est autreque le circuit lectrique. Le gnrateur n'est tudi que lorsque l'on a besoin de le crer pour rpondre son propre besoin. Enattendant, concentrons-nous sur la partie rcepteur .

Le courantNotez que je vais vous montrer ce qu'est le courant en utilisant un gnrateur que vous connaissez bien : la pile.Cependant, ce sera le seul chapitre qui utilisera cet lment comme source d'nergie. Aprs, il sera question d'utiliserdes gnrateurs dit "idaux".

Ds que l'on met en marche notre engin (imaginons que c'est une voiture), la zPompe va fonctionner et va envoyer le carburantvers le moteur. En faisant circuler le carburant travers le tuyau, elle cre ce que l'on appelle un courant (reprsent par la flcheen rouge). En terme technique, on dit qu'elle dbite un courant.Ce courant, c'est simplement un dplacement de carburant. Plus la quantit de carburant dplac est grande et plus le carburantse dplacera vite, plus le courant sera intense.

Ce qui va donc tre dplac par la zPompe, c'est du carburant.

Mais dans le cas d'un circuit lectronique qui fonctionne non pas avec du carburant mais avec de l'lectricit, qu'est-cequi va se dplacer ?

Ce sont des charges lectriques. Charges lectriques ? a mrite une petite explication.

Les charges lectriques

Pour dfinir correctement le courant lectrique, il faut d'abord savoir ce qu'est une charge lectrique.

Citation : Wikipdia

Comme la masse, la charge lectrique est une proprit intrinsque de la matire, qui permet d'expliquer l'origine de certainsphnomnes. Personne n'a jamais observ directement une charge lectrique, mais les scientifiques ont remarqu dessimilitudes de comportement de certaines particules : ils ont donc postul que ces particules avaient des caractristiques encommun, dont les proprits concidaient avec leurs observations.

En rsum, la charge lectrique est une grandeur physique qu'onpeut donner un objet et qui peut tre mesure par un nombre. Ce nombre peut :

tre suprieur 0 : on dit alors que la charge de l'objet estpositive (bonhomme avec le +) ;tre infrieur 0 : on dit alors que la charge de l'objet estngative (bonhomme avec le -) ;tre gal 0 : on dit alors que la charge de l'objet est nulle(bonhomme avec le 0).

Cette charge va influencer la faon dont les objets autour vont sedplacer. Un objet qui possde une charge lectrique va agir surtout objet possdant lui aussi une charge lectrique et va l'attirer ou le repousser. Par exemple, l'lectricit statique est due cescharges lectriques.

La faon dont les charges ragissent entre elles est assez simple dcrire. Avec mon talentueux gnie et mon adorable Paint.NET,je vous ai concoct une suite d'images pour lesquelles vous allez vous rgaler !

Deux charges positives vont se repousser.




Deux charges ngatives vont se repousser.

Une charge positive va attirer une charge ngative et inversement.

Les charges nulles ne sont pas du tout attires ni repousses. Et inversement, elles n'attirent ni ne repoussent les autrescharges. En clair, elles ne font rien. On peut donc les laisser de ct et ne plus s'en soucier.

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Ainsi, une charge va avoir tendance dvier ou acclrer toute particule qui passe proximit. La zone dans laquelle une chargelectrique va agir sur les autres charges de passage s'appelle un champ lectrique.

Maintenant, on sait ce qui se dplace dans un circuit. Avec la zPompe, ctait du carburant, en lectronique, ce sont nos chargeslectriques. On peut maintenant dfinir correctement ce qu'est un courant :

Un courant lectrique est un dplacement ordonn de charges lectriques .




Vous remarquerez que j'ai utilis le mot ordonn dans ma dfinition du dessus. Cela signifie une chose : des charges qui sedplacent n'importe comment ne forment pas un courant. Pour mriter le nom de courant, il faut que toutes les charges sedplacent dans le mme sens et dans la mme direction.

Ds qu'il y a une ou plusieurs charges lectriques qui se dplacent dans le mme sens et la mme direction, il y a cration d'uncourant lectrique.

La notion de conductibilit

Tous les matriaux ne se comportent pas de la mme faon en prsence d'un courant lectrique. Leur comportement diffre enfonction d'un paramtre que l'on appelle la conductibilit :

La conductibilit, c'est la capacit qu'ont les matriaux se faire traverser par un courant lectrique.

La conductibilit va dfinir ce qui se passe quand on envoie un courant dans un matriau : est-ce que les charges lectriquesvont pouvoir traverser le matriau facilement ou pas ?

Du point de vue de la conductibilit, il existe quatre grandes familles de matriaux :

Famille de matriaux Proprits

Les isolantsConductibilit nulle.

Le courant ne passe pas travers ces matriaux. Citons par exemple le plastique ou le verre.

Les semi-conducteurs

Conductibilit faible, mais variable suivant la situation.

Ils ne se laissent pas traverser facilement par un courant, sauf dans certaines situations. Lencore, tout dpend de certains paramtres. Par exemple, certains sont compltement isolants, maislaissent passer le courant quand on les claire ou quand on les chauffe. Citons quelques exemples :le silicium ou le germanium.

Les conducteursmtalliques

Conductibilit forte.

Ils se laissent traverser par le courant quelles que soient les circonstances. Le seul problme estqu'une partie de l'nergie des charges lectriques du courant va se dissiper dans le mtal sous formede chaleur. Citons le cuivre, l'aluminium, l'or, le fer Tous les mtaux en somme.

Lessupraconducteurs

Conductibilit infinie.

Ils se laissent traverser par un courant sans opposer la moindre rsistance. Un courant qui rentredans le matriau ressortira sans aucune perte : pas de cration de chaleur. Enfin, ce n'est vrai qu'enthorie : dans la ralit, un supraconducteur possde toujours quelques impurets qui seront lacause de pertes, aussi infimes soient-elles, par effet Joule (chaleur).

Dans les circuits lectroniques, on utilise aussi bien des semi-conducteurs que des conducteurs mtalliques. Sur un montagelectronique, on utilise aussi des isolants.

Pourquoi n'a-t-on pas de supraconducteurs ?

Eh bien parce que les supraconducteurs sont vraiment trs chers et qu'un matriau n'est supraconducteur qu' de trs bassestempratures proches du zro absolu (non, pas Zozor ! ) qui vaut (zro Kelvin). En Celsius, cela donne .Ils ne sont donc utiliss que dans des conditions extrmes (c'est le cas de le dire), souvent pour la recherche scientifique.

Sens du courant

Tout d'abord, un courant n'apparat pas comme a, il faut fatalement quelque chose qui va influencer les charges lectriques defaon les dplacer. Ce quelque chose, on l'appelle un gnrateur lectrique. Son rle : crer un courant dans un circuit.

Dans notre analogie, c'est la zPompe qui va pomper le carburant et qui va l'envoyer dans le circuit. Un gnrateur lectrique agitde la mme faon, mais avec des charges lectriques. Bon, ce n'est pas exactement a, mais si on a le temps, on verra commentfonctionne un gnrateur lectrique (il ne contient pas de pompe l'intrieur).




Dans l'exemple qui va suivre, notre gnrateur sera une pile lectrique qui possde deux bornes : une positive ( + ) et unengative ( - ). Ces bornes sont un simple morceau de conducteur sur lequel il y a un lger dsquilibre de charges :

la borne + contient des charges positives en excs (en ralit, elle manque de charges ngatives, mais quoi qu'il ensoit, cette borne aura une charge positive) ;la borne - contient un excs de charges ngatives.

Prenons un exemple avec ce schma simplissime :

Attention, le fait de relier les deux bornes d'une pile (ou d'un gnrateur en gnral) par un fil va crer ce que l'onappelle un court-circuit. Il en rsulte une dcharge ultra rapide de la pile et un chauffement de cette dernire et du fil.Donc, en pratique, on ne le fera jamais ( une exception prs pour le transformateur, nous aurons certainementl'occasion de le revoir).

Figure 3 Pile dont les bornes sont relies par un fil

Si l'on relie ces deux bornes par un fil conducteur, les charges d'une des deux bornes vont s'attirer fortement et vont se dplacerdans le fil pour aller rejoindre l'autre borne.

Mais dans quel sens ? De quelle borne vers quelle borne ?

Eh bien a dpend. a dpend du matriau utilis pour fabriquer le fil.

Sens conventionnel du courant

Afin d'viter toute complication, les scientifiques du monde entier se sont runis il y a longtemps et ont dfini des lois (ou pluttdes conventions) qu'il faut respecter, le but tant d'viter toute confusion entre scientifiques, amateurs, techniciens etd'imposer un systme bien cadr. Je vais vous donner l'une d'entre elles propos du courant.

Le sens conventionnel du courant est celui que l'on donne au sens de circulation du courant. C'est--dire que quel que soit sonsens (qu'il parte du ple + de la pile pour aller au ple - , ou inversement), par convention, il ne sera flch et dfini quedans un sens unique. Cette convention impose que le courant en provenance d'un gnrateur (la pile dans notre exemple) sorteobligatoirement de la borne positive de ce dernier, pour aller rejoindre sa borne ngative.

En ralit, plusieurs tudes scientifiques ont dmontr que le sens du courant tait, dans un circuit lectrique, orientdu ple ngatif du gnrateur vers son ple positif. Mais pour nous, par convention, ce sera l'inverse.

Reprenons notre exemple. Le courant qui parcourt le fil circule du ple + de la pile au ple - . On flche donc le courantdans ce sens-l :




Figure 5 : Reprsentation d'un Atome et de son champ lectronique

Figure 4 Sens conventionnel du courant lectrique travers un matriau mtallique

Courant dans un mtal

Dans un fil ou dans un cble mtallique, le courantlectrique peut circuler. En effet, le mtal est un ensembled'atomes (particules lmentaires) lis bout bout. Cesatomes sont constitus :

d'un noyau form de particules nommes protons,charges positivement, et de neutrons de chargenulle ;d'un nuage lectronique compos d'lectrons quiportent une charge lectrique ngative.

Quel que soit le matriau, les lectrons (de chargengative) vont attirer et se faire attirer par les protons.Rsultat : les lectrons et les protons vont tre sifortement attirs (comme des aimants) qu'ils vont restertout le temps une distance trs petite les uns des autres.D'ailleurs, il faudra faire beaucoup d'efforts pour lesloigner.C'est ainsi qu'est form un atome.

Mais dans les mtaux, tous les lectrons ne sont pas aussifortement attirs par les protons. Certains vont tranquillement se promener dans tout le matriau, faiblement attirs par lesprotons du matriau et vont se dplacer sous l'effet de la temprature.Faiblement influencs par les noyaux, il est facile de les attirer par diffrents moyens et de les faire se dplacer de faon ordonnede faon crer un courant. Ce sont des lectrons libres .

Dans un mtal, le courant est un dplacement de ces lectrons libres. Les autres lectrons ne bougent quasiment pas ets'loignent rarement de quelques milliardimes de mtre de leur noyau. Dans ce mme mtal, le courant se dplace le plussouvent de la borne - , remplie dlectrons, vers la borne + . Mais cela n'est vrai que dans les mtaux.

Intensit du courant

Attention, ne ngligez pas le point que je vais prsenter, vous risqueriez d'tre perdu pour la suite du cours !

Un courant qui circule (le carburant dans un tuyau dans notre analogie) va pouvoir dplacer plus ou moins de charges en untemps donn. Pour la zPompe, on parle de son dbit : c'est la quantit de carburant qu'elle va dplacer en une seule seconde pouralimenter le moteur.

Pour un gnrateur lectrique, on a quelque chose d'quivalent. Il va mettre en mouvement un grand nombre de chargeslectriques. Ces charges iront plus ou moins vite, cela dpendra de la vitesse laquelle elles seront propulses . Suivant le




nombre de charges mises en mouvement et leur vitesse, on dplacera une plus ou moins grande quantit de charges lectriquesdans le circuit en un temps donn.

Ce dbit de charges, c'est l'intensit du courant lectrique.

Attention, il ne faut pas confondre courant avec intensit ! Le courant est le dplacement de particules, l'intensit estle dbit auquel on dplace ces particules .

Unit

Pour un fluide, tel notre carburant, on mesure son dbit (prfrez son intensit) en (mtre cube par seconde). Pourmesurer l'intensit du courant lectrique, on utilise une unit bien particulire qui se nomme l'ampre, du nom de son inventeurAndr-Marie Ampre. On note cette unit avec la lettre A (en majuscule, toujours !).

Mesure de l'intensit

Bien sr, tout comme les fluides, on peut mesurer la vitesse d'un courant lectrique. Pour ce faire, on utilise un ampremtre quiest un appareil spcialis dans la mesure de l'intensit du courant.

Ordres de grandeur

Un ordre de grandeur est une fourchette de valeurs. Il est employ pour communiquer sur des grandeurs allant de l'infinimentpetit l'infiniment grand. Voici un tableau rcapitulatif des ordres de grandeur de l'ampre utiliss en lectronique :

Ordres de grandeur de l'ampre

Nom Symbole Puissance de 10 Commentaire

Ampre A Peu utilis

Milliampre mA Trs utilis

Microampre A Souvent utilis

Nanoampre nA Peu utilis

Picoampre pA Rarement utilis

Reprsentation

Sur un schma lectronique, la reprsentation du courant se fait par une flche oriente dans le sens thorique de circulation ducourant. Reprenons notre ampoule alimente par la pile :

Figure 6 Ampoule relie aux bornes d'une pile

La flche doit tre oriente sortante la sortie d'un diple et entrante son entre. Elle montre donc le sensconventionnel de circulation du courant, mais pas forcment son sens rel !

Conservation de l'lectricit



http://fr.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8rehttp://fr.openclassrooms.com

Maintenant, il faut savoir une chose importante : il ne peut pas y avoir cration ou disparition de charges lectriques dans uncircuit lectrique. C'est une loi physique trs importante qui nous le dit et qui est nomme la conservation de la chargelectrique . Et comme le dit si bien notre cher ami Antoine Lavoisier : Rien ne se perd, rien ne se cre, tout se transforme ! .

On peut en dduire facilement que la somme des charges lectriques sortant d'un gnrateur et parcourant un circuit lectriqueest gale la somme des charges revenues l'entre du gnrateur. En clair, aucune charge n'a disparu en chemin.

Comprenez bien que si le carburant arrive au moteur avec une quantit infrieure celle partant du rservoir, c'est qu'il y a unefuite ! Il en est de mme avec un courant. Ce genre de fuite arrive de temps en temps, il faut donc la reprer puis la rparer.

Les paragraphes suivants ne sont pas ncessaires la comprhension du cours. Ils ne sont l que pour ceux que celaintresse. Vous pouvez donc vous rendre directement la sous-partie La tension . Bien videmment, libre vous derevenir lire ce petit bout de chapitre plus tard.

Notions avances : l'intensit, a se calcule !

Eh oui, on trouve une formule pour tout ! Mme en amour. Oui, oui !

Voyons comment cela se prsente. Je vais vous expliquer plus prcisment la nature du courant lectrique. Pour cela, nous avonsbesoin de conditions.

Soit un courant constant et une quantit d'lectricit qui parcourt une section d'un fil lectrique. La formule qui suit permet desavoir quelle est la quantit de charges lectriques qui ont circul dans ce conducteur pendant une seconde :

Explications

I : c'est l'intensit, en ampre.T : c'est le temps, en seconde.Q : c'est la charge lectrique d'un lectron, exprime en coulomb.

Pour comprendre, entrons au cur de la matire qui constitue chaque tre vivant et non-vivant et parlons d'atomes. Nous l'avonsvu, le noyau est le centre de l'atome, c'est autour de lui que gravitent les lectrons. Ce noyau est compos de protons qui sontchargs positivement et de neutrons qui eux sont neutres, d'o leur nom !

La charge lectrique d'un seul proton vaut .

La charge lectrique d'un seul lectron vaut .

Un atome normal a autant de protons que dlectrons. En additionnant la somme de toutes les charges de l'atome, on trouvezro (essayez). Nous en dduisons que la charge lectrique d'un atome est nulle ; on dit qu'il est lectriquement neutre.

Calcul

Revenons-en la formule

La quantit Q se mesure en coulomb, en hommage Christophe Charles-Augustin de Coulomb.

Si l'on veut connatre la quantit d'lectrons qui est passe dans une section de fil lectrique pendant une seconde, il va falloirmodifier lgrement la formule de faon donner ceci :

Calculons la quantit d'lectrons qui ont parcouru la section d'un fil lectrique pendant une seconde et avec une intensit du



http://fr.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisierhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Charles_de_Coulombhttp://fr.openclassrooms.com

courant gale 1 ampre :

Nous savons prsent que la quantit de ces lectrons est de 1 coulomb. Pour connatre le nombre d'lectrons que celareprsente, il faut raliser un deuxime calcul. Je divise donc la quantit d'lectrons par la valeur absolue de la charge d'unlectron, ce qui nous donnera prcisment le nombre d'lectrons recherch.

Nombre d'lectrons

Nombre d'lectrons

Le rsultat est impressionnant ! Le nombre d'lectrons qui ont parcouru la section du fil lectrique pendant une seconde, et ceavec une intensit du courant gale 1 ampre, est de quasiment 6 000 000 000 000 000 000 (soit six milliards de milliardsd'lectrons en UNE seconde) ! Autant dire que a cogite dans un fil lectrique ! Alors, imaginez le nombre que cela reprsenteavec une prise lectrique de 16A !

Relation

Nous avons vu qu'il y avait 1 coulomb dans une section d'un fil lectrique lorsqu'il y a une intensit de 1 ampre et ce pendantune seconde. Donc en une heure, combien y aura-t-il de coulombs ?

Rponse : 3 600 coulombs. Oui, car il y a 3 600 secondes dans une heure. Il y a donc 3 600C 1A pendant une heure.

3 600 coulombs = 1 ampre par heure, crit de cette faon : 3 600C = 1Ah

On s'arrte l avec les notions avances car au-del, l'utilit est moindre.La tension

D'aprs l'analogie, qu'est-ce que la tension ?

Dans notre analogie, la zPompe va crer un courant dans le circuit. Pour cela, cette dernire va pousser le carburant dans lecircuit pour le faire circuler. Cette pousse s'appelle la pression. Sans pression, il n'y a pas de carburant dans le circuit ! Il y aforcment quelque chose dans la zPompe qui va mettre le carburant en mouvement travers tout le circuit et donc crer uncourant.

Dans un circuit lectrique, c'est semblable. Il y a quelque chose qui va dplacer nos charges dans tout le circuit sans qu'on neleur ait rien demand. Dans un fluide, ce qui met en mouvement le carburant, c'est la pression. Dans un circuit lectrique, c'est latension.

Soyons plus prcis

Dire que la tension dplace nos charges, c'est assez vague. Je vais tenter de vous donner une dfinition plus prcise. Il va falloirparler d'nergie. Mais autant vous prvenir tout de suite : l'explication sera un peu longue et ne sera pas forcment intuitive aupremier abord.

Dans notre circuit, les charges positives et ngatives s'attirent et se repoussent en permanence. Ces attractions et rpulsionsvont donner de l'nergie pour chaque charge prsente dans le circuit. Cette nergie s'appelle l'nergie potentielle lectrostatique.Une grosse partie de cette nergie vient de l'influence des bornes + et - du gnrateur.

Cette nergie dpend uniquement de la position de la charge dans le circuit (qui nous dira si elle est plus ou moins proche des




bornes + et - du gnrateur). Ce qui fait qu'en un point A du circuit, notre charge Q aura une certaine nergie E (au pointA), note E(A). un autre endroit B, elle aura une nergie E (au point B), note E(B).

La tension entre les points A et B est gale l'nergie notre charge en A, moins l'nergie de notre charge en B, le tout divis parla valeur de la charge. Ce qui donne :

Quand une particule se dplace dans un circuit lectrique, cette nergie va varier et se transformer en vitesse (en nergiecintique plus prcisment, mais bon).Supposons que E(B) > E(A), cette nergie perdue lors du passage de B A est transforme en nergie cintique qui va acclrerla particule ou la mettre en mouvement. C'est ainsi que notre charge va se mettre acclrer.

Dans un gnrateur, la charge lectrique va se dplacer d'une borne du gnrateur l'autre et va gagner de l'nergie. Une foisarrive l'autre borne, toute son nergie potentielle va se transformer en nergie cintique qui va acclrer notre charge et la fairecirculer dans le circuit. Bien sr, toute cette nergie gagne lors du passage dans le gnrateur sera perdue lors du passage dansles diffrents rcepteurs qui consommeront l'nergie gagne par la particule.

Unit

Comme toute grandeur lectrique qui se vaut, elle a sa propre unit de mesure. C'est le volt, en hommage Alessandro Volta.Cette grandeur lectrique est frquemment note avec les lettres suivantes : V, U, E ou e.

Mesure

On mesure la tension avec un appareil spcialis qui se nomme tonnamment le voltmtre. Le branchement de cet appareils'effectue aux bornes d'un diple ce qui permet de mesurer la tension aux bornes de ce mme diple.

Ordres de grandeur

Ils sont bien diffrents de lampre sur lequel on manipule de trs faibles valeurs.

Ordres de grandeur du volt

Nom Symbole Puissance de 10 Commentaire

Volt V Trs utilis

Millivolt mV Trs utilis aussi

Microvolt V Rarement utilis

Nanovolt nV Rception d'un tlphone portable

Notation

Sur le schma, la tension reprsente par la lettre sans indice U est associe une flche (de tension) dont la pointe se situe en Pet la queue en M. Cela signifie :



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Figure 7 Reprsentation de la tension par une flche

Pratique

Branchons le voltmtre aux bornes du diple (ici de la lampe), avec la borne positive du voltmtre au + de la pile et sa bornengative (appele COM) au - . Ce dernier va nous indiquer la tension . Cette tension est de 10V.

Nous avons donc une tension entre le point P du circuit et le point M, qui se note , soit ,car le point M est 0V et le point P 10V.

prsent, inversons le sens de branchement du voltmtre. Il affiche dsormais : -10V. On le note alors ,soit (car : 0V - 10V = -10V).

La tension est donc ngative ou positive selon notre choix, ceci est d au fait que la masse est choisie arbitrairementLa masse : une rfrence

On a donc notre tension qui est une diffrence entre deux nergies. Jusque-l, pas de problme. Mais cette diffrence, elle estfaite par rapport quoi ?

Un rfrentiel est un point que l'on dfinit comme tant la rfrence. Cela ne vous avance pas beaucoup.

Notion de rfrentiel

Lorsque l'on prend une mesure, on fixe un point qui va nous permettre de prendre cette mesure. C'est le rfrentiel.

Prenons pour exemple le mont Blanc, qui est le plus haut sommet d'Europe. Eh bien sa taille (j'arrondis puisqu'elle varie enpermanence) est de 4810 mtres par rapport au niveau de la mer. Vous vous tes donc rfrenc au niveau de la mer pour lemesurer. Mais du haut de ce sommet, le niveau de la mer est -4810 mtres (on peut galement dire que la mer est 4810 mtressous nos pieds). La rfrence a chang : ce n'est plus le niveau de la mer mais le sommet du mont Blanc.

Idem lorsque vous vous mesurez. De vos pieds votre tte, vous mesurez 1,60 mtre (pas tout le monde videmment !). Mais sivous tes au 45me tage d'un immeuble (j'exagre un peu), eh bien par rapport au rez-de-chausse, le sommet de votre tte est 136,6 mtres ! (Calcul : 45 tages x 3m + 1m60.) Vous avez donc dlaiss vos pieds qui taient la rfrence pour choisir le rez-de-chausse.

La rfrence est donc un choix arbitraire, c'est pour cela que l'on parle d'une rfrence et pas de la rfrence.

Pourquoi tu nous parles de nos pieds, du Mont Blanc et d'un immeuble de 45 tages ?

Pour la simple et bonne raison que ce sont des mesures et que l'on procde de la mme manire avec des tensions. On les mesurepar rapport une rfrence qui est, pour un circuit lectronique, la masse !

La masse

Dans la sous-partie sur la tension, j'ai parl de masse car c'est le point de rfrence qui permet de mesurer la tension. C'est le 0volt du circuit.

Reprsentation

La masse est reprsente dans un circuit par ce symbole qui peut lgrement diffrer selon les schmas. Elle est toujours pointe




vers le bas :

Figure 8 Reprsentation schmatique de la masse

La terre est reprsente ainsi, nous allons voir ce que c'est :

Figure 9 Reprsentation schmatique de la terre

Rfrence absolue ?

Absolument pas !

La masse est, je l'ai dit, une rfrence dans un circuit. On peut trs bien prendre 10V comme rfrence, ce qui nous amne avoir-10V la place de la masse ! (Cf. la tension => pratique) Cependant, il faut le souligner, la masse aura toujours un potentielzro car on ne pourra jamais mesurer de diffrence de mesure entre elle et elle-mme (dans un mme circuit).

Mais attention, ce n'est pas parce qu'on ne peut pas mesurer de diffrence de tension entre elle et elle-mme qu'elle n'apas de diffrence de tension entre elle et la masse d'un autre montage. Par exemple, sur un montage A, la masse unpotentiel 0V. Sur un montage B, -10V est dfini comme tant la masse du circuit. Eh bien entre chacune des masses desmontages A et B, on pourra mesurer une diffrence de tension.

La masse et la terre

Sur les prises de l'installation lectrique de votre maison ou de votre appartement, il y a une fiche (un embout mtallique) quisort. Cette fiche est relie la terre (entendez le sol). Eh bien la terre est une rfrence, mais elle est diffrente de la masse, car cesdeux rfrences ne sont pas communes. Si vous voulez, tant qu'elles ne sont pas relies entre elles, elles seront diffrentes. Maissi par malheur elles venaient se connecter ensemble, il pourrait y avoir de graves consquences pour vous.

En fait, comme je l'ai dit, le choix de la masse est totalement arbitraire. Elle n'est dfinie que parce qu'on lui a demand d'trecomme elle est. Elle diffre donc entre chaque montage. On peut alors mesurer une diffrence de tension entre la masse et la terre.

La puissancePlus haut, dans la partie sur la tension, on a parl d'nergie.

Sachez que l'nergie peut prendre une multitude de formes. Par exemple, elle peut devenir une nergie thermique, lumineuse,mcanique, lectrique, cintique, chimique, etc. Dans un systme, il n'est pas rare que l'nergie se transforme et passe d'uneforme une autre.C'est ce qui se passe dans une pile : celle-ci cre une tension dans un circuit. Pour cela, elle utilise des ractions chimiques quivont librer un peu d'nergie et l'utiliser pour crer un dsquilibre de charges lectriques afin de charger ses bornes + et -.

Effet joule

Dans nos circuits lectriques, un phnomne assez ennuyeux survient.




Lorsqu'un conducteur mtallique ou un semi-conducteur est travers par un courant, il chauffe, et a, c'est invitable. Une partiede l'nergie lectrique transporte par le courant est transforme en chaleur. C'est ce qu'on appelle l'effet joule (encore du nomde son inventeur !).

La zPompe, qui est un moteur, connat bien ce phnomne de transformation d'nergie lectrique en nergie thermique (chaleur)et mcanique (rotation d'un axe). En effet, la zPompe a besoin d'lectricit pour fonctionner, mais au fil du parcours de l'lectricitdans la zPompe, l'nergie se transforme et devient une nergique mcanique (rotation de l'axe de sortie) car c'est sa fonctionprincipale. Une partie de cette nergie mcanique sera transforme en nergie thermique (chaleur) cause des frottements de l'airet des pices mcaniques. Ce phnomne est indniable.

Conservation de l'nergie, on y revient !

Mais dans tous les cas, zPompe ou pas, il n'y a pas cration ou disparition d'nergie. On dit aussi que l'nergie est une grandeurconserve. La conservation de l'nergie est une loi fondamentale de la physique, il ne faut en aucun cas la ngliger ! Souvenez-vous-en !

Bon, c'est bien beau, mais a sert quoi de savoir a ?

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