ELECTRONIQUE
DEFINITION
L'électronique est une branche de la physique qui étudie le mouvement des porteurs de charge dans le vide, le gaz et le semi-conducteur et s'intéresse aux phénomènes de conduction électrique et de leur applications.
On parle aussi de l'électronique quand un circuit comporte un élément amplificateur ou un élément semi-conducteur.
LE COURANT ELECTRIQUE
le courant électrique est tout simplement le déplacement des électrons dans un matériel conducteur. l'image en dessous illustre le déplacement des électrons dans un fil conducteur.
pour qu'il est déplacement des électrons le fil conducteur doit être connecté a deux électrodes qui sont chargée différemment c'est a dire, positivement et négativement. l'image ci dessous illustre les charges des deux électrodes.
en chargeant différemment ces deux électrodes il y a un déséquilibre de charge et cela crée un champ électrique qui est la tension électrique.
LA TENSION
La tension électrique est la circulation du champ électrique le long d'un circuit électrique mesurée en volts par un voltmètre. Elle est notée V aux bornes d'un dipôle.
la tension continue est souvent fournie par des générateurs, comme des batteries, panneau solaire, piles rechargeables, etc...
Un courant alternatif est caractérisé par sa fréquence, mesurée en hertz (Hz). C’est le nombre de changements de sens (alternances) qu’effectue le courant électrique en une seconde. Un courant alternatif de 50 Hz effectue 50 alternances par seconde, c'est-à-dire qu'il change 100 fois de sens par seconde (50 alternances positives et 50 alternances négatives).
La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique. La fréquence utilisée est le plus souvent de 50 Hz sauf, par exemple, en Amérique du Nord où la fréquence est de 60 Hz.
l'appareil qui permet de visualiser la forme du courant alternatif est l'oscilloscope.
le courant alternatif est fournie par diffèrent générateurs comme, un alternateur, un transformateur, une prise du secteur, etc...
MESURES
Pour mesurer la tension on place toujours le voltmètre entre deux électrodes ou deux pôles, afin de mesurer le déséquilibre des charges(champ électrique), ou la force qui est exercée sur les électrons.
Pour la mesure du courant c'est le contraire, on place l'ampèremètre en série avec le circuit ou on intercale l'appareil dans le circuit afin de mesurer le flux des électrons donc le courant.
LA PUISSANCE
La puissance électrique est le taux, par unité de temps, auquel l'énergie électrique est transférée par un circuit électrique. L'unité SI de puissance est le watt, un joule par seconde.
L'énergie électrique est généralement produite par des générateurs électriques, mais elle peut également être fournie par des sources telles que des batteries électriques. Elle est généralement fournie aux entreprises et aux foyers (en tant qu'électricité du réseau domestique) par l'industrie de l'énergie électrique par le biais d'un réseau électrique.
L'énergie électrique peut être acheminée sur de longues distances par des lignes de transmission et utilisée pour des applications telles que le mouvement, la lumière ou la chaleur avec un rendement élevé.
Pour connaitre la puissance d'un circuit, on mesure la tension et le courant du circuit puis on emploie la formule de la puissance qui est P=U*I, et la valeur trouvée sera la puissance en watt. la figure ci-dessous l'explique mieux.
COUPLAGE DES ALIMENTATIONS OU DES GENERATEURS
On couple les générateurs pour obtenir une tension ou un courant, qu'on ne peut pas fournir avec un seul générateur.
il existe trois type de couplage qui sont, le couplage série, le couplage parallèle et le couplage mixte.
en couplage série la tension s'additionne, on a V=V1+V2. en couplage parallèle, le courant s'additionne on I=I1+I2. en couplage mixte la tension et le courant s'additionne donc la puissance augmente on a
P=(V1+V2)*(I1+I2).
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CHAP 2. LA RESISTANCE
La résistance est un composant passif électronique ou électrique qui permet de s'opposer au courant électrique.
elle est utilisée en électronique très souvent pour limiter le courant dans le circuit afin de ne pas endommager les autres composants, et elle sert aussi a polariser des composants actifs en électronique, mais elle a aussi beaucoup d'autres utilités.
la résistance s'exprime en ohm.
SYMBOLE
LOIS D'OHM
La tension aux bornes d'une résistance est directement proportionnel a la valeur de la résistance multipliée par le courant traversant le courant.
R=U/I U=R*I I=U/R
COUPLAGE DES RESISTANCE OU RESISTANCE EQUIVALENTE
La résistance peut être associer a d'autres résistances afin d'avoir une valeur qu'on a pas. Comme pour l'association des générateurs il existe trois types de couplage des résistances qui sont, le couplage série, le couplage parallèle et le couplage mixte.
COUPLAGE SERIE
Le couplage série est fait pour augmenter la valeur de la résistance equivalente.
pour ce circuit ci-haut la résistance équivalente du circuit vaut Requ=R1+R2+R3.
COUPLAGE PARALLELE
Le couplage parallèle est fait obtenir une résistance équivalente faible par rapport a celle qu'on a.
la résistance équivalente pour ce circuit est de Requ=(R1*R2)/R1+R2. ou Requ=1/(1/R1+1/R2).
COUPLAGE MIXTE
En plus d'augmenter la valeur de la résistance le couplage série permet de diviser la tension, et cela peut être utilisé pour obtenir une petite tension par rapport a la tension qu'on alimente avec le circuit.
DIVISEUR DE COURANT
Le couplage parallèle est utilisé pour diviser le courant consommé par le circuit. grâce a cela on peut brancher plusieurs charge différentes sur le circuit.
EXERCICES
1) Etant donné que j'ai une alimentation de 9v DC que je veut alimenter ma radio qui marche avec une tension qui est six fois moins que la tension de mon alimentation. a savoir que la résistance R2 est de 4.7 kiloohms. calculer R1 afin d'avoir une tension qui soit six fois moins que la tension de mon alimentation. calculer aussi le courant I du circuit. (référer vous au schéma ci-dessous).👇👇👇
après avoir calculé réalisez le montage sur une plaquette d'essaie ou bread board, puis comparez les valeurs calculées aux valeurs mesurées. faites le montage selon le schéma ci-dessous.👇👇👇
2) On souhaite alimenter deux circuits intégrés qui fonctionne sous 9v DC, sachant que les deux circuit intégrés ont des consommation du courant différentes qui sont respectivement I1=9.6 mA et I2=2 mA
calculez les éléments du circuit a savoir que le circuit est alimenté avec un générateur unique qui est de 9v DC. réalisez ensuite le montage puis comparez les valeurs mesurées aux valeurs calculées.
LA PUISSANCE D'UNE RESISTANCE
Lorsqu'un courant électrique circule dans une résistance, le déplacement des électrons d'un atome à l'autre provoque un dégagement de chaleur. On peut donc conclure que la puissance électrique est directement proportionnelle à la tension et au courant .
puissance = tension x courant. D'où : P = U x I
EXERCICES
Pour quelle tension une résistance de 1K 1/4 watt peut-elle travailler au maximum et chauffer anormalement? Réalisez le montage et faites des tests
RESISTANCES VARIABLE OU REGLABLE
1. LE POTENTIONMETRE
Un potentiomètre (appelé familièrement potard) est un type de résistance variable à trois bornes, dont une est reliée à un curseur se déplaçant sur une piste résistante terminée par les deux autres bornes. Ce système permet de recueillir, entre la borne reliée au curseur et une des deux autres bornes, une tension qui dépend de la position du curseur et de la tension à laquelle est soumise la résistance.
En électronique le potentiomètre est souvent utilisé pour varier la tension. il peut être trouvé sur des joystick, des amplificateur pour régler le volume, etc...
2. LA PHOTO-RESISTANCE
Une photorésistance (également appelée résistance photogénique ou cellule photoconductrice) est un composant électronique dont la résistivité varie en fonction de la quantité de lumière incidente : plus elle est éclairée, plus sa résistivité baisse.
3. LA THERMISTANCE
Une thermistance est l'un des principaux capteurs de température utilisés en électronique basés sur la variation de la résistance électrique en fonction de la température.
Il existe bien beaucoup de types des résistances, on ne saura pas tous les étudier on pourra les étudier si on veut les utiliser.
Il existe aussi les résistances de puissance qui sont fait pour chauffer ils sont utilisés dans les domaine ou on veut de la chaleur comme dans les fer a repasser, les fer a souder, les chauffes bain et autres.
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CHAP 3 LA DIODE
La diode (du grec di deux, double ; odos voie, chemin) est un composant électronique. C'est un dipôle actif et polarisé (ou non symétrique). Le sens de branchement d'une diode a donc une importance sur le fonctionnement du circuit électronique dans lequel elle est placée.
Sans précision ce mot désigne un dipôle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un sens. Ce dipôle est appelé diode de redressement lorsqu'il est utilisé pour réaliser les redresseurs qui permettent de transformer le courant alternatif en courant unidirectionnel.
La diode n'a que deux état qui sont la conduction et le boccage.
LA JONCTION P-N
Le principe de fonctionnement d'une diode repose sur la jonction P-N.
En physique des semi-conducteurs, une jonction p-n désigne une zone du cristal où le dopage varie brusquement, passant d'un dopage p à un dopage n. Lorsque la région dopée p est mise en contact avec la région n, les électrons et les trous diffusent spontanément de part et d'autre de la jonction, créant ainsi une zone de déplétion où la concentration en porteurs libres est quasiment nulle. Alors qu'un semi-conducteur dopé est un bon conducteur, la jonction ne laisse quasiment pas passer le courant. La largeur de la zone de déplétion varie avec la tension appliquée de part et d'autre de la jonction. Plus cette zone est petite, plus la résistance de la jonction est faible. La caractéristique I(V) de la jonction est donc fortement non linéaire : c'est celle d'une diode.
COURBE CARACTERISTIQUE D'UNE DIODE
| Vseuil | Valeur de la tension de seuil, notée VF dans les documents constructeurs (F pour forward, direct). |
| ID (ou IF) | ID est l'intensité du courant direct traversant la diode de A vers K. |
| VR | VR est la tension aux bornes de la diode quand celle-ci est bloquée, VR = VKA (R pour reverse). |
LA DIODE ELECTROLUMINESCENTE (DEL)
Une diode électroluminescente (abrégé en LED, de l'anglais : light-emitting diode, ou DEL en français) est un dispositif opto-électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens et produit un rayonnement monochromatique ou polychromatique non cohérent par conversion d’énergie électrique lorsqu'un courant la traverse.
Elle compte plusieurs dérivées, principalement l'OLED, l'AMOLED et la FOLED (pour flexible oled). En raison de leur rendement lumineux, les lampes LED remplacent d'autres types de lampes. Elles sont aussi utilisées dans la construction des écrans plats de téléviseur : pour le rétroéclairage des écrans à cristaux liquides ou comme source d'illumination principale dans les téléviseurs à OLED.
FONCTIONNEMENT D'UNE LED
La recombinaison d'un électron et d'un trou d'électron dans un semi-conducteur conduit à l'émission d'un photon.
POLARISATION DE LA DIODE LED
Pour que la diode LED fonctionne bien la polariser et il faut limiter le courant a l'aide d'une résistance. Les caractéristiques des LED se diffèrent en fonction des couleurs.
R=(E-VD)/I
EXERCICES
1) Soit le circuit ci-dessous, calculez la résistance de protection Rp, sachant que la LED est rouge et la tension E est de 9v DC
réalisez le montage puis comparez les valeurs calculées aux valeurs mesurées.
2) selon le schéma ci-dessous on a 3 LED en série calculez la résistance RP, sachant que les diode sont bleu et la tension E est de 9vDC.
3) en fonction du schéma ci-dessous on a 3 LED qui sont en parallèles, calculez la résistance RP si la tension d'alimentation est de 9vDC et que les LED sont bleu.
réalisez le montage sur une plaquette d'essaie puis comparez les valeurs calculées aux valeurs mesurées.
tres pritique
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