1. 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
2. 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
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3. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 3
Chapitre I
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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4. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 4
I. Courant électrique
II. Tension électrique
III. Relation entre courant et tension
IV. Puissance et énergie électrique
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Sommaire
5. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 5
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
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6. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 6
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
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7. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 7
► 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.
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8. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 8E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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9. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 9
1°) Définitions
2°) Loi des nœuds (1ère loi de Kirchhoff)
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10. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 10
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
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
► Charge électrique de l’électron appelé charge élémentaire :
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11. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 11E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
► Le sens conventionnel du courant est le sens inverse du mouvement des électrons
(q < 0) :
sens
conventionnel
électrons
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12. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 12
► 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
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16. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 16
► 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
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
D
D
D : est un dipôle élémentaire
ou un circuit électrique
D : dipôle
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17. 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
FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 17
42531 iiiii 054321 iiiii
Somme algébrique des courants est nullecourants entrant = courants sortant
i1
i2
i3
i4
nœud
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
i5
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18. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 18E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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19. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 19
1°) Définitions
2°) Loi des branches (2ème loi de Kirchhoff)
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20. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 20
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
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D
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21. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 21
► 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 » :
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
La masse, dans un circuit électrique, est la branche de référence des potentiels électriques.
C’est la référence 0 Volt du circuit considéré.
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22. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 22
► 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
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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
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23. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 23
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
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D
R2
R1
I
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24. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 24
► 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
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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
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25. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 25E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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26. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 26
1°) Loi d’Ohm
2°) Résistance électrique d’un conducteur ohmique
3°) Échelle des résistivités
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27. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 27
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
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28. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 28
■ 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).
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29. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 29
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
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30. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 30
► 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
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31. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 31
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)
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32. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 32E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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33. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 33
1°) Puissance électrique
2°) Énergie électrique
3°) Effet Joule
4°) Loi de Joule
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34. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 34
1°) Puissance électrique
► La puissance électrique mise en jeu dans un dipôle est :
AVWiup
Dipôle
i
u
Dipôle
i
u
générateur récepteur
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
+-
u > 0 : convention générateur u > 0 : convention récepteur
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35. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 35
■ 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
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D
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36. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 36
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
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
tt
dtiudtpE
00
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37. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 37
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).
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
Exemple :
► Un dipôle purement résistif est un élément dissipateur de l’énergie par effet Joule.
D
i
u
Ri
u
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38. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 38
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.
E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
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39. FSTM : DEUST - MIP Pr . A. BAGHDAD 39E 141 : Circuits Électriques et Électroniques
Fin du chapitre I
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