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Électronique

 

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Général

 

 

INDEX

Électronique

 

Loi d'Ohm

Résistances

Résistance interne

Exemple

Réseaux

Théorèmes

 

Sommaire de cette page

>>> Approche

>>> Intensité

>>> Résistance

 

>>> Force électromotrice

>>> Loi d'Ohm

>>> Différence de potentiel

 

 

 

 

LOI d'OHM 

 

Base de toute l'électronique qui lie les trois grandeurs électroniques fondamentales:

*      Intensité (I)                            – ampères,

*      Résistance (R)                     – ohms, et

*      Force électromotrice (E)    – volts.

 

Ohm (1789-1854); Loi d'Ohm: 1827

 

 

APPROCHE

 

*      Le courant qui circule dans un fil conducteur ressemble à un liquide qui se déplace.

*      Placé en haut d'une pente, un liquide va subir la force de la pesanteur et s'écouler vers le bas.

*      Chaque goutte d'eau est attirée vers le point le plus bas.

 

*      Elles donnent naissance à un courant d'eau comme dans une rivière ou une cascade;

 

 

Faire circuler un courant électrique dans un conducteur, c'est contraindre les électrons libres à subir un mouvement d'ensemble.

Quand nous branchons la source de courant  entre les extrémités d'un conducteur nous établissons un champ électrique entre ses extrémités.

Les électrons libres, électrisés négativement, se meuvent ensemble dans le champ (en plus de leurs mouvements spontanés). Ils donnent naissance à un courant électrique.

 

 

 

INTENSITÉ (ou courant)

 

*      La quantité de gouttes d'eau, de liquide qui s'écoule par unité de temps s'appelle le débit. C'est un volume par unité de temps

D = V / t

 

*      Le débit se mesure en m3 /s

 

La quantité d'électrons qui franchissent une section donnée pendant l'unité de temps est appelé l'intensité du courant.

I = q / t

L'intensité se mesure en ampères (A)

 

 

Définition de l'ampère

L'ampère est l'intensité du courant électrique (on dit plutôt: courant électrique) constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de 1 mètre l'un de l'autre dans le vide, produit entre ces conducteurs une force de 2 10-7 N par mètre de longueur.

Voir Unités

 

 

 

Résistance

 

*      La largueur du fleuve, la section du tuyau influent sur la quantité d'eau qui s'écoule.

*      Le phénomène est facilement imaginable avec un sablier. Plus la taille du trou par où s'écoule le sable est grand et plus le sable coule vite.

*      Une section double engendre un débit double.

 

La quantité d'électrons qui passent dans un conducteur dépend de la section.

Un conducteur deux fois plus gros (section double) laisse passer deux fois plus d'électrons: l'intensité est doublée.

Un moyen simple de créer un conducteur deux fois plus gros consiste à brancher deux conducteurs identiques. 

 

 

*      La qualité du conducteur qui consiste à laisser passer ou à s'opposer au passage du courant s'appelle la résistance.

*      Elle s'exprime en ohms. Symbole:  , le oméga majuscule grec.

 

La résistance d'un conducteur dépend de sa section (s), de sa longueur (l) et, bien évidemment, du type de matériau plus ou moins conducteur ou isolant.

Rhô est la résistivité du matériau.

 

 

Résistivités

en microhm-centimètre carré par centimètre:

 

*    d'un conducteur, le cuivre: 1,59

*    d'un isolant, la bakélite: 2 1011

 

 

Un fil de cuivre de 1km de long et de 0,5 mm de diamètre.

Section: 3,14 x 0,25 x 0,25 = 0, 196 mm² soit 0,002 cm.

Resistance en microhms: 1,59 x 100 000 / 0,002 = 79 500 000  = 79,5 .

 

Voir Montage des résistances

 

 

Nature de la résistance

La résistance est une force, comme la friction qui travaille dans le sens contraire du déplacement d'un corps et tend à ralentir  ce corps.

La résistance électrique est la mesure de l'opposition d'un matériau à la libre circulation des électrons entre deux points. La mesure est donnée en ohms. Plus la mesure est grande est plus la résistance est élevée.

Les métaux sont bons conducteurs et ont une faible résistivité; alors que les caoutchoucs sont des isolants et ont une résistivité très élevée.

 

 

FORCE ÉLECROMOTRICE

 

*      En gros, une cascade aura deux fois plus de force si elle est deux fois plus haute.

*      Une pompe hydraulique aura deux fois plus de force si on en place deux l'une derrière l'autre, l'une débitant dans la suivante.

 

 

Une source de courant crée une différence de niveau électrique, une différence de potentiel (d.d.p.).

La qualité qui permet d'obtenir cette différence est la force électromotrice (f.e.m.) qui se mesure en volts.

Une pile ordinaire créé une force électromotrice de 5 volts.

La tension électrique aux bornes de la pile est de 5 volts.

 

*      Deux piles l'une derrière l'autre, la borne "+" de l'une étant relié à la borne "-" de l'autre génèrent une force électromotrice double.

*      Cette connexion est dite montage en série des piles.

Avec deux fois plus de force, la source injectera deux fois plus de courant dans le circuit.

Si la force électromotrice (E) est multipliée par k, l'intensité est également multipliée par k.

 

 

LOI d'OHM

 

*      Le courant dans un circuit dépend de la force électromotrice (proportionnel) et de la résistance (inversement proportionnel).

 

*      Loi d'Ohm sous ses trois formes équivalentes:

 

 

 

 

 

DIFFÉRENCE DE POTENTIEL

 

*      Il ne faut pas confondre deux grandeurs qui se mesurent avec la même unité (volts):

*    La force électromotrice d'une source (pile) qui est capable de créer un courant.

*    La différence de potentiel qui se mesure entre deux points d'un circuit.

Exemple

Sur l'illustration, les deux  résistances sont égales et les d.d.p V1 (entre A et B) et V2 (entre B et C) sont égales. Leur somme vaut E, et chacune vaut E / 2.

Si E = 5 volts, alors V1 = V2 = 2,5 V

Si R = 10 ohms, l'intensité donnée par la loi d'Ohm entre A et B vaut: I = V1/R = 2,5/10 = 0,25 ampère. L'intensité entre B et C vaut I = V2/R = 2,5/10 = 0,25 ampère. C'est la même intensité I qui traverse tout le circuit.

On vérifie en prenant la résistance totale du circuit (10 + 10 = 20 ohms) avec une intensité de 0,25 ampère, on trouve une d.d.p. totale de V = 20 x 0,25 = 5 volts. Elle est égale à la f.e.m de la source. Ouf, heureusement.

 

Si E = 5 V et R = 10

 

Alors

V1 = V2 = 2,5 V

I = 0,25 A

R du circuit = 2R = 20

 

 

 

Suite

*    Montage de résistances

*    Découverte junior de l'électricité (fichier .ppt)

Voir

*    SciencesIndex

*    Histoire de l'électronique

*    Histoire des ordinateurs

*    Histoire de l'informatique

*    Puissance et énergie électriques

*    Équations de Maxwell

Livres

*      Électronique pratique – J.-M. Fouchet et A. Perez-Mas – Dunod – 1999  - Un très grand classique, très pédagogique

*      Théorie et pratique de la radioélectricité – Lucien Chrétien – Chiron – 1960 – C'est avec ce livre que j'ai fait mes premiers pas en électronique.

*      Électricité et électromagnétisme – Précis de cours  et 82 exercices, conseil de travail – Joseph Cipriani et Hans Hasmonay – Vuibert – 1997

*      Composants électroniques – Aide-mémoire – Pierre MayéDunod / Usine Nouvelle – 2015 (Ed. 5)

Sites

Français

*      Cours d'électricité  avec QCM et exercices corrigés – Fabrice Sincère

*      Cours de Génie Électrique – G. Chagnon – Niveau Licence – pdf 156 pages

Anglais

*      Fundamentals of electricity – Cutler-Hammer – EATON

*      Fundamentals of Electrical Engineering I – Don H. Johnson – pdf 292 pages – Niveau Supérieur

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