Fstm deust mip_e141_cee_chap_i_généralités

Cours exposé
FSTM : DEUST - MIP E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
email : nasser_baghdad @ yahoo.fr
UNIVERSITEHASSANIICASABLANCA–FACULTEDESSCIENCESETTECHNIQUESMOHAMMEDIA
DEUST-MIP–MODULE:E141–CIRCUITSÉLECTRIQUESETÉLECTRONIQUES
PR.A.BAGHDAD-DEPARTEMENTGENIEELECTRIQUE
Pr . A. BAGHDAD 1

FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 2E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
Contenu du programme
Chapitre I : Généralités
Chapitre II : Régime continu
Chapitre III : Régime alternatif sinusoïdal
Chapitre IV : Les quadripôles
Chapitre V : Les filtres passifs
Chapitre VI : Les diodes
Chapitre VII : Le transistor bipolaire
Chapitre VIII : L’amplificateur opérationnel
Partie A
Circuits électriques
Partie B
Circuits électroniques

FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 3
Chapitre I
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques

I. Courant électrique
II. Tension électrique
III. Relation entre courant et tension
IV. Puissance et énergie électrique
Sommaire

L’ Électrocinétique est la partie de l’ Électricité qui étudie les courants électriques.
Électricité
Électrostatique Électromagnétisme Électrocinétique
■ Charges au repos
■ conducteurs
■ Isolants
■ Charges en mouvement
■ Câbles dénudés
■ Charges en mouvement
■ Câbles blindés

E

B
VetI
■ circuits électriques

L’électricité est l'effet du déplacement de particules chargées, à l’intérieur d'un
« conducteur », sous l'effet d'une différence de potentiel aux extrémités de ce
conducteur.
électrons
+ -
U = VA - VB

► Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de
composants électriques ou électroniques parcourus par un courant électrique.
► L'étude électrocinétique d'un circuit électrique consiste à déterminer, à chaque
endroit, l'intensité du courant et la tension.
► On utilise pour cela les caractéristiques des composants et des lois simples
d'étude de circuits.

1°) Définitions
2°) Loi des nœuds (1ère loi de Kirchhoff)

1°) Définitions
► Un courant électrique est un mouvement d’ensemble de porteurs de charges
électriques.
■ Métaux : électrons libres.
■ Solutions liquides : ions (cations et anions ).
 Ccoulombeq 19
106,1 

► Charge électrique de l’électron appelé charge élémentaire :

► Le sens conventionnel du courant est le sens inverse du mouvement des électrons
(q < 0) :
sens
conventionnel
électrons

► L’intensité du courant électrique i est la quantité d’électricité transportée par unité
de temps.
► dq est la quantité d’électricité qui traverse la section du conducteur pendant la
durée dt.
   
 S
C
A
dt
dq
i 
sens
conventionnel
électronsS

Unité sous multiples :
HzyHzyyocto
HzzHzzzepto
HzaHzaatto
HzfHzffemto
HzpHzppico
HznHznnano
HzµHzµmicro
HzmHzmmilli
HzcHzccenti
HzdHzddéci
ExempleSymboleNomtCoefficien
2424
2121
1818
1515
1212
99
66
33
22
11
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010





















Unité sous multiples : échelle des courants électriques faibles
010
010
10
10
1
12
9
6
3






ApA
AnA
AµA
AmA
AA

Unité multiples :
HzYHzYyotta
HzZHzZzetta
HzEHzEexa
HzPHzPpéta
HzTHzTtéra
HzGHzGgiga
HzMHzMméga
HzkHzkkilo
HzhHzhhécta
HzdaHzdadéca
ExempleSymboleNomtCoefficien
2424
2121
1818
1515
1212
99
66
33
22
11
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010
1010











► Le courant électrique est symbolisé par une flèche :
■ Le courant est positif quand on
oriente la flèche du courant dans le
sens conventionnel.
■ Le signe du courant change, devient
négatif, quand on inverse l’orientation.
sens
conventionnel
I
sens
conventionnel
I’
Le courant électrique est une grandeur algébrique
'' II 
D
D
D : est un dipôle élémentaire
ou un circuit électrique
D : dipôle

2°) Loi des nœuds (1ère loi de Kirchhoff)
► Un nœud est un point de jonction de plusieurs conducteurs électriques :
► La somme des intensités des courants arrivant à un nœud est égale à la somme
des intensités des courants sortant du nœud :
c’est la loi des nœuds
42531 iiiii  054321  iiiii
Somme algébrique des courants est nullecourants entrant = courants sortant
i1
i2
i3
i4
nœud
i5

1°) Définitions
2°) Loi des branches (2ème loi de Kirchhoff)

1°) Définitions
► Une tension électrique est une différence de potentiel électrique (ou d.d.p.) :
■ VA (en V) : potentiel électrique du point A
■ VB (en V) : potentiel électrique du point B
■ UAB (en V) : tension électrique (ou d.d.p.) entre les points A et B
A
pile
électrique
B
UAB
BAAB VVU 
D

► Le potentiel électrique est défini à une constante près. Potentiel de référence.
►La référence des potentiels électriques est la « masse électrique ». C’est le « 0 V » :
La masse, dans un circuit électrique, est la branche de référence des potentiels électriques.
C’est la référence 0 Volt du circuit considéré.

► La tension électrique (ou d.d.p.) est symbolisé par une flèche :
• Extrémité de la flèche de côté + de la source
Le tension est une grandeur algébrique
BAAB UU 
A
B
UAB
BA VV 
A
B
UBA
BA VV 
0 BAAB VVU
0 ABBA VVU
D
D
• Origine de la flèche de côté - de la source
• Extrémité de la flèche de côté - de la source
• Origine de la flèche de côté + de la source

2°) Loi des branches (2ème loi de Kirchhoff)
► La tension totale entre deux points d’un circuit électrique est égale à la somme des
tensions intermédiaires.
UMO
O
N
M
B
A
UON
UAB
UAM
UNB
Source
NBONMOAMAB UUUUU 
► La tension aux bornes d’un fil électrique est considérée nulle :
ONMOAMABNB UUUUU  0
D
R2
R1
I

► Une maille est une branche refermée sur elle-même.
Cas particulier d’une maille :
C’est la loi des mailles
Somme algébrique des tensions est nulle
0;0;0;0;0  NBONMOAMBA UUUUU
0 NBONMOAMBA UUUUU
UMO
O
N
M
B
A
UON
UAB
UAM
UNB
Source
D
R2
R1
I

1°) Loi d’Ohm
2°) Résistance électrique d’un conducteur ohmique
3°) Échelle des résistivités

1°) Loi d’Ohm
► Dans une résistance électrique, tension et courant sont proportionnels.
■ Loi d’Ohm en convention récepteur
■ On parle de convention récepteur quand les orientations du courant et de la tension
sont en sens inverse :
■ R est la résistance électrique (en ohm).
    AViRu 
D
i
u
Ri
u

■ Loi d’Ohm en convention générateur
■ On parle de convention générateur quand les orientations du courant et de la
tension sont dans le même sens :
iRu 
D
i
u
Ri
u
La résistance est une grandeur positive.
■ R est la résistance électrique (en ohm).

2°) Résistance électrique d’un conducteur ohmique
ℓ : longueur (en m)
S : section (en m²)
ρ : résistivité électrique du conducteur (en Ω×m)
R : résistance (en Ω)
S
R

 

► La résistivité dépend de la nature du conducteur et de sa température :
    010
TTT T  
Tableau
Matériau ρ (résistivité
électrique en Ω×m)
à 20 °C
σ =1/ρ (conductivité
électrique en Ω-1×m-1)
à 20 °C
α (coefficient de
température en K-1)
cuivre 1,7×10 - 8 5,9×10 7 +4×10 - 3
aluminium 2,8×10 - 8 3,6×10 7 +4×10 - 3

3°) Échelle des résistivités
Remarques :
0
Supraconducteur
Conducteur Semi-conducteur Isolant + ∞
Résistivité
■ Un supraconducteur a une résistivité nulle (résistance nulle)
■ Un isolant a une grande résistivité (courant quasi nul)

1°) Puissance électrique
2°) Énergie électrique
3°) Effet Joule
4°) Loi de Joule

1°) Puissance électrique
► La puissance électrique mise en jeu dans un dipôle est :
    AVWiup 
Dipôle
i
u
Dipôle
i
u
générateur récepteur
+-
u > 0 : convention générateur u > 0 : convention récepteur

■ Dipôle générateur et dipôle récepteur
Exemple :
► Un dipôle générateur est un dipôle qui fournit de la puissance électrique.
► Cette puissance est consommée par les dipôles récepteurs.
■ La puissance que fournit le dipôle générateur est : p = u i
■ La puissance que consomme le dipôle récepteur est : p = u i
sens de transfert de la
puissance électrique
dipôle
générateur
dipôle
récepteur
i
u
D

2°) Énergie électrique
► La puissance dérive de l’énergie :
Remarque :
► L’énergie électrique s’écrit donc :
■ Les compteurs d’énergie mesurent l’énergie électrique en kilowatt-heure (kWh).
   
 s
J
W
dt
dE
p 
dE est l’énergie mise en jeu pendant la durée dt.
dtiudEsoitdtpdE 
JkWh 6
106,31 
 
tt
dtiudtpE
00

3°) Effet Joule
► Un conducteur parcouru par un courant électrique dégage de la chaleur.
► Plus généralement, l’effet Joule se traduit par la conversion d’énergie électrique en
énergie thermique (chaleur).
Exemple :
► Un dipôle purement résistif est un élément dissipateur de l’énergie par effet Joule.
D
i
u
Ri
u

4°) Loi de Joule
► La puissance électrique consommée par une résistance est :
R
u
iRiup
2
2

iRu 
Ri
u
► Dans le cas des conducteurs ohmiques et des résistances, l’énergie électrique
consommée est entièrement transformée en chaleur.

Fin du chapitre I

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