Electrocinetique

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Électrocinétique - Dr. Ing. Otman Aghzout

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Electrocinetique

  1. 1. Electrocinétique I<br />Electrocinétique II<br />Régime continu<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />
  2. 2. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Introduction<br />L’Electrocinétique est la branche de l’´Electromagnétisme qui étudie le transport des charges électriques dans les circuits conducteurs. Elle a envahi tous les secteurs de l’économie et de la vie quotidienne. Il suffit d’imaginer ce qu’il nous arriverait si la terre était privée de tout courant électrique pendant vingt-quatre heures. . .<br />L’énergie électrique est essentiellement obtenue par conversion d’énergie chimique, dans les centrales thermiques – les énergies hydrauliques (barrages) et nucléaires (centrales) restant minoritaires à l’échelle planétaire. l’Electrocinétique est enseignée dans un but pratique. Il ne s’agit pas d’exposer des théories spectaculaires ou de réaliser des prouesses mathématiques, mais de décrire les situations simples et concrètes que rencontre la technologie.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />2<br />
  3. 3. +<br />-<br />École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Courant électrique<br />Le courant électrique est un déplacement de charges électriques dans la matière.<br />Les électrons chargés négativement circulent :de la borne – vers la borne + du générateur.<br />Quantité d’électricité<br />L’unité de charge électrique est le COULOMB (C). <br />La charge d’un électron est de : - 1,6 x 10-l 9 C.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />3<br />
  4. 4. +<br />-<br />École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Courant électrique<br />Le sens de circulation conventionnel du courant électrique est de la borne + vers la borne - du générateur.<br />L’unité d’intensité est I’AMPÈRE (A).<br />Multiples :<br />Le Kilo ampère : 1kA = 103 A.<br />Sous-multiples :<br />Le milliampère   : l mA = 10-3 A.<br />Le microampère  : 1A = 10-6 A.<br />Le nanoampère   : 1nA = 10-9 A.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />4<br />
  5. 5. I = - 3mA<br />+<br />A<br />+<br />A<br />I = 3mA<br />B<br />B<br />-<br />-<br />École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Représentation d’un même courant électrique<br />Deux manières de représenter un courant de 3 mA circulant de A vers B.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />5<br />
  6. 6. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />I – Définitions sur les circuits électriques :<br />1 – Réseaux et dipôles :<br />Un réseau est un circuit électrique complexe, formé de fils conducteurs et de composants reliés à l’extérieur par 2 bornes (des dipôles).<br />Des dipôles peuvent être placés en série :<br />Dipôle 1<br />Dipôle 2<br />Ou en parallèle (en dérivation):<br />Dipôle 1<br />Dipôle 2<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />6<br />
  7. 7. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />2 – Maille, branche et nœud :<br />Nœud : un nœud du réseau est un point d’interconnexion relié à au moins trois dipôles.<br />Branche : une branche est une portion de circuit comprise entre deux nœuds. Elle peut comprendre un ou plusieurs dipôles placés en série.<br />Maille : une maille est un ensemble de branches, formant une boucle fermée, qui ne passe qu’une fois par un nœud donné.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />7<br />
  8. 8. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Intensité du courant dans un dipôle<br />Déterminer les intensités I1 et I2 non précisées sur le schéma ci-dessous.<br />B<br />0.8 A<br />1.2 A<br />I1<br />A<br />-0.3 A<br />0.7 A<br />I2<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />8<br />
  9. 9. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Intensité du courant dans un dipôle<br />Solution<br /><ul><li> Les courants d’intensité o,8 A, 1,2 A et -0,3 A arrivant en A, alors que les courants d’intensité 0,7 A et I2Repartent de A . D’après la loi des nœuds:</li></ul>0,8+1,2-0,3=0,7+ I2, d’où: I2= 1 A<br /><ul><li> De même, le courant d’intensité I1 arrive en B et les courants d’intensités 0,8 et 1,2 A repartent de B, D’après la loi des nœuds :</li></ul>I1=0,8+1,2=2 A<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />9<br />
  10. 10. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />3 – Nature du courant électrique (dans les métaux) :<br />Le courant électrique est dû à un mouvement d’ensemble des électrons de conduction. <br />Intensité d’un courant électrique (dans un métal):<br />I en ampères.<br />Q en coulombs.<br />t en secondes.<br />On note dq la quantité de charges électriques qui circulent dans le sens positif choisi pendant l’intervalle de temps dt à travers la section transverse s du conducteur.<br />L’intensité idu courant électrique est alors : <br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />10<br />
  11. 11. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Si i > 0 : le courant va réellement de A vers B (et les électrons de B vers A).<br />Si i < 0 : le courant va réellement de B vers A (et les électrons de A vers B, car dq < 0).<br />Si i = cste = I, on parle de régime continu (indépendant du temps).<br />A un instant donné, l’intensité d’un courant variable est la même tout le long d’un circuit sans dérivation : c’est l’approximation des régimes quasi-stationnaires (on néglige le temps de propagation du signal électrique).<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />11<br />
  12. 12. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Charge d’une batterie<br />Pour recharger une batterie, un chargeur délivre un courant d’intensité 5 mAsous une tension de 12 Vet fonctionne pendant 10 heures.<br />Quelle quantité d’électricité circule dans les fils d’alimentation de la batterie lors de cette charge?<br />Les porteurs de charge sont les électrons. Combien d’électrons ont circulé pendant cette charge?<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />12<br />
  13. 13. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Charge d’une batterie<br />Solution<br />L’intensité du courant I=5 A est constante. La durée de la charge est t=10h =3,6.104 s . La quantité d’électricité circulant dans les fils d’alimentation vaut donc: Q=It=5.10-3 x 3,6.104 = 1,8.102 C<br />La valeur absolue de la charge d’un électron est e= 1,6.10-19 C. Pour avoir la charge Q, il a donc circulé dans les fils N électrons tels que:<br />Q=Ne<br /> d’où : N=Q/e= 1,8.102 / 1,6.10-19 =1,1 1021 électrons<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />13<br />
  14. 14. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />II – Conventions de signe, caractéristiques de dipôles :<br />1 – Conventions générateur et récepteur :<br />i<br />i<br />Dipôle <br />Dipôle <br />A<br />B<br />A<br />B<br />Convention récepteur<br />Convention générateur<br />Le choix arbitraire des conventions n’indique pas pour autant le type de fonctionnement réel (générateur ou récepteur) du dipôle.<br />Si deux dipôles sont reliés entre eux, les conventions sont<br />nécessairement récepteur pour l’un et générateur pour l’autre.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />14<br />
  15. 15. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />2 – Caractéristiques de conducteurs ohmiques, loi d’Ohm : <br />i<br />Dipôle ohmique <br />A<br />B<br />Convention récepteur<br />Droite de pente R<br />R est la résistance du conducteur (exprimée en ohm, W) <br />G est la conductance du conducteur (exprimée en siemens, S)<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />15<br />
  16. 16. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />3 – Caractéristiques de générateurs (dipôles actifs linéaires) :<br />i<br />Dipôle actif <br />A<br />B<br />0<br />Convention générateur<br />Caractéristique linéaire<br />L’équation de la caractéristique du dipôle actif linéaire est :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />16<br />
  17. 17. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />tension à vide (i = 0) , mesurée avec un voltmètre.<br /> intensité de court-circuit , mesurée avec un ampèremètre.<br />Le dipôle actif linéaire est ainsi équivalent aux deux éléments suivants :<br />i<br />On note :<br />A<br />B<br />Dipôle actif <br />Alors<br />Convention générateur<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />17<br />
  18. 18. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />i<br />A<br />B<br />Dipôle actif <br />Un générateur idéal de tension de fém notée e (égale à la tension à vide aux bornes du dipôle) en série avec Un conducteur ohmique de résistance r (résistance interne du dipôle actif).<br />Cette modélisation du dipôle actif est appelée <br />Convention générateur<br />(modélisation de Thévenin)<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />18<br />
  19. 19. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />i<br />A<br />B<br />Un générateur idéal de courant électromoteur (égal au courant de court-circuit du dipôle actif) en parallèle avec un conducteur ohmique de résistance r (résistance interne du dipôle actif).<br />Cette modélisation du dipôle actif est appelée <br />Convention générateur<br />modélisation de Norton <br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />19<br />
  20. 20. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Modélisationd’ungénérateurlinéaire<br />Onpeututiliserlesdeuxmodèleséquivalentssuivants:<br />Onpose E=U0 etR=U0/I0 et doncU=E-R.I <br />Onpeutremplacerledipôleparunesource detensionidéaledef.e.m.Eensérieavec unerésistanceR.<br />Modèle source de tension<br />I<br />A<br />R<br />E<br />UAB<br />B<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />20<br />
  21. 21. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Modélisationd’ungénérateurlinéaire<br />Onpeutremplacerledipôleparunesourcede courantidéaled’intensitéJenparallèleavec unerésistanceR.<br />Modèle source de courant<br />OnposeJ=I0etG=I0/U0etdonc: I=J-G.U<br />I<br />A<br />G.U<br />J<br />B<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />21<br />
  22. 22. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Modélisationd’ungénérateurlinéaire<br />Cesdeuxreprésentationssontduales:<br /> G=1/RJ=E/R R=1/GE=R.J<br />Silesdipôlesainsimodéliséssontdesgénérateurspurs,larésistanceRsenommela résistanceinternedugénérateur.Elleestnullepourungénérateurdetensionidéaletinfinie pourungénérateurdecourantidéal.Eestlaforceélectromotrice(f.e.m.)àvidec’est-à-dire sanschargeentreAetB.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />22<br />
  23. 23. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/kirchhoff.html<br />4 – Associations de dipôles :<br />Associations de conducteurs ohmiques :<br />En série :<br />Les résistances s’ajoutent :<br />En parallèle (en dérivation) :<br />Les conductances s’ajoutent :<br />soit<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />23<br />
  24. 24. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Trouvez la représentation en circuit équivalente à la structure suivante:<br />Trouvez la résistance équivalente RAentre A1 et A2 de même la résistance équivalente RB entre B1 et B2<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />24<br />
  25. 25. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />La résistance équivalente entre A1 et A2 est : <br />RA = 65 W<br />La résistance équivalente entre B1 et B2est : <br />RB = 57,6 W<br />2.<br />Solution<br />1.<br />A1<br />A1<br />A1<br />A1<br />A1<br />RA<br />A2<br />A2<br />A2<br />A2<br />A2<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />25<br />
  26. 26. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Associations de dipôles actifs linéaires :<br />En série (choix du modèle de Thévenin) :<br />Les fém s’ajoutent (algébriquement) et les résistances internes s’additionnent.<br />i<br />r1<br />r2<br />A<br />B<br />e1<br />e2<br />i<br />réq<br />A<br />B<br />eéq<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />26<br />
  27. 27. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Associations de dipôles actifs linéaires :<br />En parallèle (choix du modèle de Norton) :<br />Les courants électromoteurs s’ajoutent (algébriquement) et les conductances s’additionnent.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />27<br />
  28. 28. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Associations de dipôles actifs linéaires :<br />En parallèle (choix du modèle de Norton) :<br />Les courants électromoteurs s’ajoutent (algébriquement) et les conductances s’additionnent.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />28<br />
  29. 29. Rab<br />École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Kennelly<br />Le théorème de Kennelly, permet la transformation d’un montage de dipôles de type triangle en montage de type étoile ou visse versa. Ce théorème est utile dans le cas où l’on souhait simplifier des schémas. En réalité il s’agit surtout d’équations simples permettant une équivalence de montage.<br />Montage Triangle<br />Montage étoile<br />A<br />B<br />A<br />B<br />Ran<br />Rbn<br />n<br />Rcb<br />Rac<br />Rcn<br />C<br />C<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />29<br />
  30. 30. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Théorème de Kennelly<br />Trouvez la représentation en circuit équivalente à la structure suivante:<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />30<br />
  31. 31. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Théorème de Kennelly<br />Nous allons simplifier le schéma en remplacent l’étoile (Ra, Rb et Rc) par un triangle (Rf, Rg et Rh). Parfois les montages sont très complexes ainsi il faut procéder méthodiquement, marquer les points de l’étoile (points verts), rayer les trois résistances à modifier puis relier les points avec de nouvelles résistances (Rf, Rg et Rh).<br />Nous notons la disparition du nœud central de l’étoile (point rouge), attention Kennelly ne s’applique pas si ce nœud est connecté à un 4éme élément.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />31<br />
  32. 32. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Application<br />Théorème de Kennelly<br />A partir de là, Réq = {[(Rd parallèle Rf) en série avec (Rh parallèle Re)] parallèle Rg}.<br />Autrement: <br />Réq = {[(Rd //Rf) + (Rh//Re)]//Rg}<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />32<br />
  33. 33. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Millman<br />Il permet de trouver le potentiel d'un point du circuit lorsqu'on connaît les autres.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />33<br />
  34. 34. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Millman<br />La démonstration est immédiate à l'aide de la modélisation par un ensemble de 3 générateurs en parallèle :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />34<br />
  35. 35. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Pouillet<br />i<br />E<br />B<br />A<br />UBA<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />35<br />
  36. 36. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Effet Joule<br />Un courant électrique est un déplacement d'électrons libres dans un matériau conducteur. Lorsqu'ils se déplacent les électrons entrent en collision avec les atomes formant le matériau et donc ceux-ci se mettent à vibrer. Ces atomes étant liés entre eux, les vibrations s'amplifient dans tout le matériau, et donc sa température (qui est une mesure de leur agitation) augmente.<br />Cet échauffement du conducteur lors du passage du courant électrique s'appelle l'effet Joule<br />plaques de cuisson<br />radiateur électrique<br />Grille-pain<br />fer à repasser<br />
  37. 37. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Effet Joule<br />Energie électrique ou travail<br />Le déplacement d’une charge Q entre deux points A et B avec VA et VB les potentiels correspondants, s’accompagnent du travail électrique :<br />Puissance électrique<br />Si le déplacement se fait à travers une résistance R.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />37<br />
  38. 38. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Effet Joule<br />Energie électrique ou travail<br />La loi de Joule décrit le phénomène de l'effet Joule :l'énergie calorique (en joule) dégagée par un conducteur électrique de résistance R (en ohm) traversé par un courant I (en ampère) pendant un temps t (en seconde) est donnée par la relation suivante :<br />Loi de joule.<br />Le travail par unité de temps est la puissance :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />38<br />
  39. 39. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Thévenin et de Norton.<br />Toute portion de circuit comprise entre 2 bornes A et B et qui ne contient que des éléments linéaires peut être modélisée par un unique générateur équivalent de Thévenin ou de Norton. <br />Exemple :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />39<br />
  40. 40. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Thévenin.<br />Valeur à donner à ETH<br />C'est la même que la valeur de la tension existant "à vide" entre A et B, c'est à dire celle que relèverait un voltmètre idéal placé entre les bornes A et B.<br />Pour l'exemple précédent on a :<br />diviseur de tension.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />40<br />
  41. 41. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Thévenin.<br />Application<br />Déterminer Eth et Rth correspondants à la représentation en circuit équivalente à la structure suivante:<br />E=100V<br />R1 =20W<br />R2 =3W<br />R3 =2W<br />R4 =10W<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />41<br />
  42. 42. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Thévenin.<br />Application<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />42<br />
  43. 43. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Norton.<br />Valeur à donner à IN<br />C'est celle de l'intensité qui circulerait à travers un fil reliant les bornes A et B c'est à dire celle mesurée par un ampèremètre idéal placé entre A et B.<br />Dans notre exemple on obtient :<br />IN<br />soit : <br />(R2 étant court-circuitée.)<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />43<br />
  44. 44. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Norton.<br />Pour calculer le circuit Norton équivalent :<br />On calcule le courant entre les bornes A et B (IAB), quand les bornes A et B sont court-circuitées, c'est-à-dire quand la charge est nulle entre A et B. Ce courant est IN.<br />La tension de sortie VAB est calculée, quand aucune charge externe n'est connectée c'est-à-dire avec une résistance infinie entre A et B. RN est égal à VAB divisé par IN.<br />Le circuit équivalent consiste en une source de courant INen parallèle avec une résistance RN.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />44<br />
  45. 45. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Norton.<br />Application<br />Déterminer IN et RN correspondant à la représentation en circuit équivalente à la structure suivante:<br />E=15V<br />R1 =2kW<br />R2 =1kW<br />R3 =1kW<br />R4 =1kW<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />45<br />
  46. 46. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Norton.<br />Application<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />46<br />
  47. 47. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Lois fondamentales de l’électrocinétique<br />Théorème de Thévenin et de Norton.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />47<br />
  48. 48. Electrocinétique II<br />Régime sinusoïdal<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />
  49. 49. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br /> Période <br />Un signal périodique est caractérisé par sa période :<br />T<br />u(V)<br />10 V<br />2<br />4<br />T=2ms<br />t(ms)<br />0<br />1.5<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />49<br />
  50. 50. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />Fréquence<br />La fréquence f (en hertz) correspond au nombre de périodes par unité de temps :<br />A.N.<br />T = 2 ms f = 500 Hz (500 périodes par seconde)<br />Pulsation<br />La pulsation est définie par :<br /> (en radians par seconde)<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />50<br />
  51. 51. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />La plus grande partie de sa courte vie fut consacrée à la recherche scientifique. Dans le but de donner une base expérimentale à la théorie électromagnétique de la lumière, mise en équations par maxwell , Hertz étudia systématiquement les champs électrique et magnétique crées par des circuits oscillants de capacité et d'inductance de plus en plus petites. Il parvint ainsi, en 1888, à mettre en évidence l'existence d'ondes électromagnétiques très courtes grâce à son " résonateur". La mesure directe de leurs longueurs d'onde lui permit de vérifier que la célérité de leur propagation est, conformément aux prévisions de maxwell, égale à celle de la lumière. En 1885, Hertz découvrit l'effet photoélectrique en montrant qu' une plaque de zinc électrisée se décharge lorsqu'elle reçoit de la lumière ultraviolette .<br />HEINRICH HERTZ RUDOLF. <br />Physicien allemand, né à Hambourg en 1857 et mort à Bonn en 1894.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />51<br />
  52. 52. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br /> Valeur moyenne<br />On note <u> la valeur moyenne dans le temps de la tension u(t) :<br />u(t)<br />10 V<br /><u>=2.5 V<br />t<br />0<br />0<br />.75T<br />T<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />52<br />
  53. 53. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br /> Composante continue (DC =) et composante alternative (AC ~)<br />Une grandeur périodique a deux composantes :<br /><ul><li>la composante continue (c’est la valeur moyenne ou «offset»)
  54. 54. et la composante alternative</li></ul>composante continue <br />u(t)<br />=<br />10 V<br />0<br />2.5 V<br />0<br />t<br />t<br />composante alternative <br />u(t) = <u><br /> + u AC(t) <br />+<br />7.5 V<br />0<br />t<br />-2.5 V<br />
  55. 55. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br /> Remarques :<br /> la composante alternative a une valeur moyenne nulle : <u AC> = 0<br /> une grandeur périodique alternative n’a pas de composante continue : <u> = 0<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />54<br />
  56. 56. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />Puissance électrique<br />dipôle<br />A<br />B<br />p(t)=u(t)×i(t)est la puissance électrique consommée à l’instant t (ou puissance instantanée).<br />En régime périodique, ce n’est pas p(t) qu’elle est intéressant de connaître mais la puissance moyenne dans le temps :<br />Attention : en général, <br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />55<br />
  57. 57. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />Valeur efficace<br />Par définition, la valeur efficace Ueff de la tension u(t) est :<br />u2(t)<br />100 V2<br />.75T<br />T<br /><u2>=25 V2<br />t<br />0<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />56<br />
  58. 58. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br /> Remarques :<br />La valeur efficace est une grandeur positive.<br />Valeur efficace d’un courant électrique :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />57<br />
  59. 59. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />Signification physique de la valeur efficace<br />Soit une résistance parcourue par un courant continu :<br />R<br />La résistance consomme une puissance électrique<br />(loi de Joule)<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />58<br />
  60. 60. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />Soit la même résistance parcourue par un courant périodique i(t) devaleur efficace<br />R<br />A<br />B<br />La puissance moyenne consommée est :<br />Pour avoir les mêmes effets thermiques, il faut que Ieff soit égal à la valeur du courant en régime continu I (idem pour les tensions) :<br />La notion de valeur efficace est liée à l’énergie.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />59<br />
  61. 61. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br /> Cas particulier des grandeurs sinusoïdales alternatives<br />T<br />u(t)<br />Umax<br />t<br />0<br /> Cas particulier des grandeurs sinusoïdales alternatives désigne la tension maximale (ou tension crête)<br />On montre que :<br />Exemple : EDF fournit une tension sinusoïdale alternative de valeur efficace 230 V et de fréquence 50 Hz.<br />Pour un courant sinusoïdal alternatif :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />60<br />
  62. 62. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Introduction : les grandeurs périodiques<br />Application<br />Calculer la valeur efficace de la tension suivante :<br />20V<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />61<br />
  63. 63. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Représentation des grandeurs sinusoïdales<br />Fonction mathématique<br />avec :<br /> : valeur efficace (A)<br /> : pulsation (rad/s)<br />t : temps (s)<br /> : phase (rad)<br /> : phase à l’origine (rad)<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />62<br />
  64. 64. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Représentation des grandeurs sinusoïdales<br />Représentation de Fresnel<br />C’est une représentation vectorielle des grandeurs sinusoïdales.<br />Le vecteur de Fresnel associé au courant i(t) est défini de la façon suivante :<br />+<br />Axe d’origine des phases<br />x<br />0<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />63<br />
  65. 65. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Représentation des grandeurs sinusoïdales<br />Nombre complexe associé<br />Le nombre complexe I associé au courant i(t) est défini de la façon suivante :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />64<br />
  66. 66. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Représentation des grandeurs sinusoïdales<br />Application<br />Déterminer le nombre complexe associé à la tension :<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />65<br />
  67. 67. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Déphasage (ou différence de phase) entre deux grandeurs sinusoïdales<br />Soit deux grandeurs sinusoïdales (de même fréquence) :<br />Le déphasage de u par rapport à i est par convention :<br />t : décalage (en s) entre les deux signaux.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />66<br />
  68. 68. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Déphasage (ou différence de phase) entre deux grandeurs sinusoïdales<br />Déphasages particuliers<br /> déphasage nul (t = 0) :<br />les grandeurs sont en phase<br /> déphasage de 180°(t = T/2) :<br />les grandeurs sont en opposition de phase<br /> déphasage de 90° (t = T/4) :<br />grandeurs en quadrature de phase<br />N.B. Le déphasage est une grandeur algébrique :<br /> : uest en quadrature avance sur i.<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />67<br />
  69. 69. École Nationale des Sciences Appliquées <br />Tétouan, UAE<br />mars-11<br />Régime sinusoïdal<br />Déphasage (ou différence de phase) entre deux grandeurs sinusoïdales<br />Application<br />Calculer le déphasage<br />Electrocinétique<br />Dr. Ing. Otman Aghzout<br />68<br />

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