[Electronique] Notions de base

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[Electronique] Notions de base

Message  CRL le Mer 2 Mar - 13:35

Je vais essayer de répondre aux questions
- Concernant les Grandeurs Physique de l'électricité.
  • Qu'est-ce que le courant ?
  • Qu'est-ce que la tension ?
  • Qu'est-ce que la Puissance ?

- Concernant les Lois fondamentales en électronique
  • La loi d'Ohm.
  • La loi des mailles
  • La loi des nœuds

- et Qu'est-ce qu'une Résistance



Avant Propos : Avant de débuté tout de suite dans les thermes techniques et barbares (?) on va revenir sur les bases de l'électricité, qui est à la base de l'électronique. =)

L’électricité


En électronique on manipule des grandeurs physiques, principalement :

  1. le courant
  2. La tension
  3. la puissance

On verra par la suite à quoi corresponde ces grandeurs physiques et à quoi on peut les "comparer" pour simplifier la visualisation.

Il faut bien que vous compreniez ce qu'est l’électricité avant de pouvoir comprendre parfaitement les notions qu'on vous explique sur les autres sujets/topics du forum, et sur les manuels des cartes sons.

Comme il s'agit d'une chose que l'on ne voit pas, l'électricité étant invisible, je vais essayer de vous décrire les principes des grandeurs physiques qui la compose par un comparatif avec les fluides.
Voici un exemple de comparaison.
Un moulin à eau avec un circuit fermé d'eau. ( l'eau est ici notre "carburant" pour faire tourner le moulin)



La source d'énergie :


Le générateur :
c'est le système qui fournit l'énergie. Dans notre exemple comparatif ça représenterait l'ensemble « pompe + le carburant (l'eau) » .


En électricité il n'y a pas de pompe ou de carburant, mais des sources qui produisent des grandeurs physiques (piles, batteries, accumulateurs, secteur électrique, etc.).

Le récepteur :
c'est le système qui reçoit l'énergie. Dans ce même exemple, ça représenterait le moulin (le moteur).

Si on étudie l'exemple, le "moteur" reçoit le "carburant" provenant de la pompe, et l'utilise pour fonctionner.
En électricité c'est plus ou moins identique (à ce schéma) les récepteurs n'absorbent pas de carburant, mais utilisent les Grandeurs Physiques.

à titre d'exemple, voici des récepteurs que vous connaissez bien : téléphone, grille pain, ordinateur, seche-cheveux, etc.

Pour simplifier un récepteur électronique correspond à tout ce qui fonctionne avec de l’électricité.

Par la suite je ne vais pas détailler le fonctionnement des générateurs.

Qu'est-ce que le Courant ?


Dans l'exemple précédent, dès qu'on met en route notre moulin, la pompe va fonctionner et envoyer l'eau dans le moulin. En faisant circuler l'eau (via les tuyaux/drains etc.) la pompre crée un courant. On dit que la pompe débite un courant.

Pour simplifier le courant c'est le déplacement de l'eau.
En électronique le courant c'est le déplacement des charges électriques.

L'intensité du courant :
Un courant qui circule peut déplacer plus ou moins d'eau, dans l'exemple de la pompe, on va appeler ça un débit. C'est la quantité d'eau déplacée en 1 seconde pour faire tourner le moulin.

En électronique, on va déplacer un grand nombre de charges électriques. Ce débit de charge c'est l'intensité du courant.

Pour rappel : le courant c'est le déplacement de particule, l'intensité c'est le débit auquel on déplace ces particules.

Unité:


La grandeur electrique "Courant" est notée de la lettre I.
L'unité du courant est l'ampère (A) qui vient de son inventeur André-Marie Ampère.

Représentation du courant :


je doute qu'on le voit souvent ici, mais généralement on met une flèche (dans le sens conventionnel du + → - ) marquée d'un "i".
Sans entrer dans le débat ni même dans les détails, on partira, ici, du principe que le courant part de la borne "+" du générateur jusqu'à la borne "-" de celui-ci (c'est le sens conventionnel).

Conservation de l'électricité :


Antoine Lavoisier a écrit:Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme !

La somme des charges électriques sortant du générateur sont égales à la somme des charges revenues à l'entrée du générateur.
Pour simplifier : aucune charge n'a disparue.
(dans notre exemple ça reviendrait à dire que la quantité d'eau dans le circuit est toujours équivalente)

Qu'est-ce que la tension ?


En reprenant l'exemple, la pompe va créer un courant dans le circuit, en poussant l'eau pour la faire circuler. On appèle ça la pression. Sans pression, il n'y à pas de courant.

En électronique c'est assez semblable. Quelque chose va déplacer les charges électriques partout dans le circuit, on appelle ça la tension.

Unité:


Cette grandeur électrique est notée de la lettre V, U, E ou e. En France on utilise la lettre U.
L'unité de la tension est le volt (V) qui vient de son inventeur Alessandro Volta.

Qu'est-ce que la Puissance ?


La puissance c'est l'énergie consommée par un système (sous forme lumineuse, mécanique, ou de chaleur).
C'est aussi l'énergie maximale qui peut être fourni par un système.

L'Effet Joule
En électronique, il y a souvent ce problème qui survient.
Lorsqu'un conducteur (ou semi-conducteur) est traversé par un courant il chauffe. En fait, une partie de l'énergie électrique est transformée en chaleur. C'est ce qu'on appelle l'effet joule.

La pompe (qui est un moteur) produit une énergie mécanique (rotation d'un axe) et thérmique (chaleur). la Pompe à besoin d'électricité pour fonctionner, et transforme cette électricité en énergie mécanique (logique non ?). Une partie de cette énergie mécanique se transformera en énergie thermique à cause des frottements (de l'aire et des pièces mécaniques). On y peut rien.

La puissance est donc la quantité d'énergie que peut fournir un système à un autre durant un temps donné.

En électronique la puissance est définie suivant la relation (partiellement vraie) suivante :
P = U.I

Unité:


Cette grandeur électrique est notée de la lettre P.
L'unité de la puissance est le watt (W) qui vient de son inventeur James Watt.

Un Watt est égale à un joule par seconde. (soit la quantité d'énergie par seconde)
1W = 1J/s

Vocabulaire :

Les composants :

  • Le générateur, un dipôle qui fournit de l'énergie électrique dans un circuit
  • le récepteur qui reçoit l'énergie.
  • le dipôle, un élément du circuit qui possède....(roulement de tambour)... 2 bornes. En général, les dipôles sont des récepteurs.


Les fils et les liaisons :

  • un nœud est une connexion qui relie au moins 3 fils
  • une branche est une portion de circuit (fil) compris entre deux nœuds consécutifs.
  • une maille est un chemin fermé, formé d'un ou plusieurs fils (ou branche) et de dipôles dans un circuit.


Les connexions de dipôles :
  • deux dipôles sont en série lorsqu'ils appartiennent à la même branche.
  • deux dipôles sont en dérivation ( ou en parallèle ) lorsqu'ils forment une maille.


voici un schéma qui représente le vocabulaire sus-mentionné :


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Re: [Electronique] Notions de base

Message  CRL le Mer 2 Mar - 13:38

Les Lois fondamentales



La loi d'Ohm :


C'est une loi incontournable, et à retenir.
Elle à permis une grande révolution dans la compréhension de l'électricité.

Cette loi permet de connaître l'intensité du courant qui traverse une charge (on va prendre une résistance pour exemple) lorsqu'elle est soumise à une différence de potentiel (c'est la tension, dite DDP).

On peut aussi connaître la DDP à appliquer à une charge pour qu'elle soit parcourue par une certaine intenisté de courant.

Voici les 3 paramètres à retenir.

  R : la résistance. Son unité est l'ohm du nom de son inventeur Georg Simon Ohm, noté Ω
  U : la différence de potentiel entre les deux bornes de la résistance. Son unité est le volt, noté V
  I : le courant traversant la résistance. Son unité est l'ampère, noté A.

La loi d'Ohm nous donne :

U = R.I

On peut donc en déduire
R = U/I et I = U/R

La Loi des mailles :



Avant de vous en apprendre d'avantage sur cette loi, il faut que vous compreniez que la tension, et le courant ont un sens.

Dans la convention générateur, la tension et le courant sont dans le même sens. (voir illustration ci-dessous)
Dans la convention récepteur, c'est l'inverse, la tension et le courant sont dans le sens contraire, car le récepteur "reçoit" du courant. Cependant la tension ne se flèche pas dans le sens inverse.(voir illustration ci-dessous)

Pour le branchement en série, il n'existe qu'un seul passage pour le courant, donc il reste égal tout du long. (voir illustration ci-dessous)
Pour le branchement en parallèle c'est un peu plus compliqué car il y a deux chemins possibles.
Le courant ne "choisi" pas une branche ou une autre, mais les deux. il va donc se diviser dans chacune des branches (chemins) et se "rassembler" à la fins des deux branches.

Il y a alors 3 mailles dans le circuit.
(voir illustration précédente pour voir les mailles [en pointillés]).

Voici une illustration de ce que je viens de vous expliquer.


Donc, revenons à notre loi des mailles :

La loi des mailles nous dit que la somme des tensions dans une maille fermée est égale à 0.

Σdes_tensions_d'une_maille_fermée = 0

Σ ,dit Sigma, est une lettre grecque utiliser en mathématique pour dire "somme de".

Dans l'exemple précédent, en branchement en série, la tension part du générateur, et passe dans les résistances R1 et R2.

Donc U2 et U3 étant dans l'autre sens que U1, la valeur sera donc négative. (inversement, si U1 est négatif, U2 et U3 seront positif )

U1 + (-U2) + (-U3) = 0
soit:
U1 - U2 - U3 = 0
(inversement -U1 + U2 + U3 = 0)

Comme il s'agit d'un branchement en série, on sait que le courant est le même.

Avec la loi d'Ohm on peut dire : I=U/R
I = U2/R1 = U3/R2

On viens de voir pour un câblage en série.

Pour un branchement en parallèle, c'est l'intensité qui est diviser, contrairement à la tension qui est la même.

On va donc voir ça.


La Loi des nœuds :


Voilà ce que nous dit la loi :
courants_entrants_dans_un_noeud = ∑courants_sortants_du_noeud.

Explication schématique :


et voilà une application réelle :


On a donc à la fois des branchements séries, et en dérivation.
On a 4 Nœuds (A, B, C et D)

Au nœud A, le courant se divise en 2 (I1 et I2) puis se retrouve au nœud B (I3).
Au nœud C, le courant se re-divise en 2 (I4 et I5) puis se retrouve au nœud D (I6).

D'après la loi des nœuds:
au Nœud A
I = I1 + I2
au Nœud B
I1 + I2 = I3
au Nœud C
I3 = I4 + I5
au Nœud C
I4 + I5 = I6

Donc I = I1+I2 = I3 = I4+I5 = I6
et donc :
I = I6, le courant d'entrée est égale au courant de sortie.

Et la tension dans tous ça ?
Comme je l'ai expliqué plus tôt, en parallèle, le courant est diviser, mais pas la tension.
donc U2 = U3 et U5 = U6.

Donc d'après la loi des mailles on a :
U = U1 + U2 (ou U3) + U4 + U5 (ou U6)


Pour résumer tout ça :


La Loi d'Ohm  : U=R×I
La Loi des Mailles : des_tensions_dans_une_maille_fermee = 0
La Loi des Nœuds : courants_entrants_dans_un_noeud = ∑courants_sortants_du_noeud


C'était simple ? Rolling Eyes


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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Oukini le Mer 2 Mar - 15:11

un super pense bete, du beau boulot ! meme si je suis une quiche en elec, je pense que ca m'aidera bien ^^

la pour le moment je suis en pleine reflexion sur mon futur et 1er sabre Very Happy

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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Dark Zelius le Mer 2 Mar - 17:57

Merci pour cette révision...excellente initiative !! ce forum devient une tuerie ^^

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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Ocleos le Mer 2 Mar - 19:01

Merci pour ce post. Une petite révision ne fait pas de mal et peux aider énormément les personnes qui découvre l'électronique.
Excellent boulot
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Re: [Electronique] Notions de base

Message  ludskyrider le Mer 2 Mar - 19:32

C est clair... Merci beaucoup
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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Kilou_66 le Mer 2 Mar - 20:11

Parfait ca Smile
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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Thalree Kordo le Mer 2 Mar - 20:39

Excellent travail !! Wink
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Re: [Electronique] Notions de base

Message  sam66 le Mer 2 Mar - 21:41

Super boulot, mais j'ai un peu mal à la tête après avoir tout lu et je ne suis pas sur d'avoir tout suivis ^^ Par contre c'est de la logique comme la loi des noeuds.
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Qu'est-ce qu'une résistance ?

Message  CRL le Jeu 3 Mar - 11:31

Qu'est-ce qu'une résistance ?


Avant d'aller plus loin je vais vous expliquer la différence qu'il peut y avoir dans les récepteurs.
Ils sont de deux catégories :
Les récepteurs actifs,
ou passifs.

Les récepteurs passifs sont ceux qui ne permettent aucune amplification du signal d'entrée.
et les récepteurs actifs ? Ben c'est l'inverse Rolling Eyes (mais je traiterai pas de ceux-là pour la forge, car on en aura pas besoin)

Il y a également 4 autres type de composants :
Les symétriques
ou les...non-symétriques (surprenant non ? Very Happy )

Un composant symétrique est un composant qui ne possède pas de polarité , qui n'a donc pas de pôle "+" ou "-", c'est un composant qu'on peut brancher dans n'importe quel sens.
Ce sont les plus facile à installer. tongue

Et les composant linéaire
ou non-linéaire (là encore fallait trouver)

Le composant linéaire ne déforme pas le signal qu'il a en entrée, mais certains paramètres de ce signal peuvent être modifiés (l'amplitude par exemple). En gros ça revient à multiplier la valeur du signal ou le décaler, mais pas plus.

exemple de composant linéaire : résistance, ampoule, bobine, condensateurs.

Le composant non linéaire est quand à lui capable de déformer (toute proportion gardée) le signal d'entée.
C'est  uniquement le cas de la diode.

Il y a aussi quelques rares exceptions, qui sont à la fois linéaire et non linéaire. (mais je n'aborderais pas non-plus ces composants)
on peut donc cité le transistor pour l'exemple.


Donc on en revient à la Résistance

Il peut s'agir de plusieurs chose :

  • La propriété physique d'un conducteur à s'opposer au passage du courant, elle est notée R est son unité est l'Ohm
  • le composant électronique qui applique la loi d'Ohm. (c'est ce qu'on va voir ici)


Pour différencier les deux je mettrai entre guillemets le mot "résistance" pour parler de la propriété physique. ( ça sera plus simple)

Je vous donne également la formule pour calculer la "résistance" d'un fil
 R = ρ . l/s
avec
R : la "résistance" (Ω)
ρ : (rho) la "résistance" en ohm/m du matériaux conducteur (celui du fil) (Ω)
l : la longueur du fil en mètre (m)
s : la section du fil  en mètre carré (m²)

cependant la "résistance" des fils en électronique est tellement faible qu'on n'en tient pas compte dans nos calculs, il faudrait plus de 100m de câble pour avoir un peu moins de 2 Ω de "résistance".

Ce n'est pas avec ça qu'on va pouvoir limiter le courant dans un circuit.

La Résistance :


La résistance est un composant électronique, un dipôle, passif, linéaire et symétrique.

Qu'est-ce qu'une résistance ?
En fait on pourrait simplifier ce composant par une enveloppe contenant un matériaux qui présente une opposition au passage du courant.
C'est simplement un mauvais conducteur.


(source wikipedia - modifiée pour la Forge)

On voit bien, sur le schéma, que la céramique prend beaucoup de place dans la résistance, c'est par ce que la céramique est un isolant électrique et thermique, et donc va empêcher que la résistance ne surchauffe en interne lors du passage du courant.

Ce qui "produit" la "résistance" c'est la couche de carbone qui entour la céramique, plus celle-ci est fine, plus la "résistance" au courant sera importante.

Une résistance traversée par un courant doit pouvoir supporter une certaine puissance.
La relation P = U.I entraine une "perte" de puissance électrique, qui est transformée en chaleur par l'effet de joule. (voir 2eme post)
donc la résistance doit-être en mesure de dissiper cette chaleur.

Exemple : Une résistance est alimentée par une tension de 3.7V ( tongue ) et un courant de 0.95A ( vraiment par hasard tongue)
P = U . I
P = 3,7 x 0.95
P =  3.33 W

la résistance devra pouvoir supporter 3.33W de puissance.

Les résistances en associations

(loi 1901 ?)

Association série
Lorsque les dipôles sont montés les uns derrière les autres ( à la queue leu-leu ), on dit que c'est une association série.
Cette association vérifie la loi des Mailles, le courant est le même dans toute la branche.


à quoi ça sert ?
Vous disposer de plusieurs résistances possédant des valeurs que vous n'avez pas besoin, mais il est possible des les associer pour obtenir une valeur que vous souhaitez.

Pour l'exemple, on admet que :
R1 = 1 KΩ, que R2 = 22 Ω et que R3 = 470 Ω.
et qu'il vous faut une résistance de 1,492 KΩ (comme par magie !)

Voilà la formule de la Résistance Équivalente pour une association série :
RÉq. = ΣRésistance_de_la_branche
RÉq. = R1 + R2 + ... + Rn

Donc pour l'exemple :
RÉq. = R1+ R2 + R3
RÉq. = 1000 + 22 + 470 = 1492 Ω



Association en dérivation
Lorsque les résistances sont montées en dérivation, la "résistance" globale diminue.


La formule pour trouver la Résistance équivalente s'en trouve changée :

RÉq. = 1 / (1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn)

Lorsqu'il n'y a que 2 résistances on peux simplifier l'équation par celle-ci :

( R1 * R2 ) / ( R1 + R2 )

Plus simple encore : Lorsque les deux résistances ont la même valeur, on peux diviser par 2 la valeur de "résistance".
Ainsi, lorsque 2 résistances de 2 Ω sont branchées en parallèle, la Résistance équivalente à cette association est de 1Ω.

Il y a encore l’histoire du "pont diviseur de tension" à faire avec des résistances, mais actuellement nous n'en avons pas besoin.
J'ajouterai un message ici s'il y a des intéresses.
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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Oukini le Jeu 3 Mar - 15:54

tu devrais mettre tout ca dans le 1er post et juste faire un post " mise à jour du xx/xx/xx" car apres si ya des pages de commentaires, ca va vite etre galère pour trouver tous les morceaux Smile

comme ca le 1er post regroupe tout et apres y a tous les commentaires Smile

qu'en pense tu ?

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Re: [Electronique] Notions de base

Message  CRL le Jeu 3 Mar - 16:18

non je ne préfère pas.
faire une mise à jour d'un post long comme le bras c'est juste pas tenable.
Les balise BBcode sont déjà assez ch!ant€ comme ça, j'ai pas envie de faire une tartine ou je passerais plus de temps à modifier , et remettre en page, plutôt que de poster des infos.

de plus j'ai suffisamment fait le tour pour ne pas qu'il y ai d'autres messages.
Les messages qui suivront seront surtout pour expliquer plus en détails des points que vous n'avez pas compris.

Surtout que j'ai mis des liens directes vers les messages correspondants aux sujet (voir en haut du 1er message).
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Re: [Electronique] Notions de base

Message  Oukini le Jeu 3 Mar - 23:33

ok Wink

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Re: [Electronique] Notions de base

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