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Points essentiels Le transformateur; La diode; Redresseur à simple alternance; Redresseur en pont; Tube à rayon X; Circuit dalimentation dun tube à rayon.

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2 Points essentiels Le transformateur; La diode; Redresseur à simple alternance; Redresseur en pont; Tube à rayon X; Circuit dalimentation dun tube à rayon X; Tension triphasée;

3 Transformateur Un transformateur consiste en 2 bobines denroulements traversées par le même flux magnétique variable Le rapport des tensions est égal au rapport du nombre des enroulements entre le primaire et le secondaire.

4 Exemple 1 Le primaire et le secondaire dun transformateur ont 800 et 3600 tours respectivement. Le primaire est connecté à une tension alternative maximale de 160 V. Quelle sera la tension alternative maximale aux bornes du secondaire si le transformateur est idéal? Si lamplitude du courant au primaire est de 5 ampères, quelle est cette amplitude au secondaire ? Si V 1 /V 2 = N 1 /N 2, alors isolons V 2 : V 2 = V 1 N 2 /N 1 =(160 V)(3600 trs)/(800 trs)= 720 V Puisque I 1 /I 2 =V 2 /V 1, isolons I 2 : I 2 = V 1 I 1 /V 2 = (160 V)(5 A)/(720 V)= 1,1 A.

5 La diode Tube à vide avec deux électrodes Une diode sous la forme dun tube à vide est constituée dun filament chauffé émettant des électrons (effet thermoïonique) au voisinage de ce filament. Une plaque conductrice, lanode, pourra attirer ces électrons ou les repousser selon que le potentiel de cette plaque est positif ou négatif. La cathode est une armature se confondant parfois au support du filament. La cathode est généralement au même potentiel que le filament chauffé. froid chaud anode cathode 1) Électrode négative -- cathode Émission thermoïonique e - 2) Électrode positive -- anode Plaque métallique (froide)

6 Fonctionnement de la diode a) AC avec + sur anode & - sur cathode (valeur + AC) e - éjecté de la cathode vers anode = I I + - V + - I V + - I b) AC avec + sur cathode & - sur anode ( valeur - AC ) e- retourne vers le filament = pas de I

7 Redresseur à simple alternance redresseur dans le circuit Tension positive Tension négative + - V + - I I e I V + - I I e = 0 I = 0 + -

8 Redresseur en pont + - I + - V I 4 redresseurs dans le circuit Lavantage dans le pont de diodes est celui dobtenir une tension redressée deux fois plus grande aux bornes de la résistance par rapport aux autres redresseurs,

9 Processus de redressement redresseurs placés dans un circuit pour convertir le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). méthodes Suppression de la portion négative AC (Redresseur à simple alternance) Redressement de la portion négative AC (Redresseur en pont) V V I I

10 Tube à rayon X

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12 Tungstène (Cible) tube de Pyrex Anode Électrons Cathode ( filaments de tungstène chauffés expulsant des électrons par effet thermoïonique )

13 Cathode Filament de tungstène Pour un rayonnement plus large et plus intense focusing cup Pour un rayonnement plus fin focusing cup cathode électrons (–)(–) anode (+) 10 V 4A La cathode est constituée dun double filament uniquement pour avoir le choix entre 2 types de rayonnement, lun plus large et plus intense, lautre, plus fin. Ces filaments de tungstène ont une température de fusion très élevée (plus de 3400 C) et peuvent supporter un courant alternatif de 4 ampères produisant un grand nombre délectrons accélérés vers lanode pour produire les rayons X.

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15 Cathode (suite) 1.Émission thermoïnique : Le filament de tungstène doit atteindre une température denviron C pour éjecter des électrons. La température du filament augmente lorsque celui-ci est traversé par le courant. 2.courant (mesuré en mA): nombre délectrons/s accéléré vers lanode.

16 Anode Lanode positive attire les électrons émis par la cathode. Elle les absorbe et les retourne à la source de haute-tension. Noublions pas que la cathode et lanode font partie dun circuit fermé produisant un courant délectrons. Lanode constitue également la cible produisant les rayons X; la différence de potentiel, V et le gain dénergie U = qV (q, charge élémentaire). Comme la source de tension est alternative (AC) les électrons frappent la cible avec une énergie variable. cathode (–)(–) (+)(+) Rayons X Électrons Tungstène Cible

17 Anodes rotatives Le fort impact des électrons sur lanode produit beaucoup de chaleur. Le mouvement rotatif de lanode augmente laire dimpact des électrons et répartit lénergie thermique produite sur une surface plus grande, ce qui augmente la durée de vie du tube. Les électrons sont absorbés par les atomes de tungstène. Suite à un processus déchange dénergies entre les électrons et les atomes, il en résulte des rayons X. Anode rotative: 2 mm 7 mm

18 Circuit dalimentation dun tube à rayon X Console de contrôleTransformateurs Tube

19 Transformateur Fournit une tension faible (~10V) pour le filament et une haute tension (~150kV) pour le tube cathode-anode La loi des transformateurs: ~ V Enroulement primaire Enroulement secondaire Gain: N 2 >N 1 Diminution: N 2

20 Exemple Si un courant de 3 ampères est lu à lampèremètre fixé dans le circuit du tube à rayons X, quel est le nombre délectrons éjectés du filament de ce tube à chaque seconde ? Si la différence de potentiel moyenne entre la cathode et lanode du tube est de 40 kV, quelle est, en watts, la puissance du faisceau délectrons frappant lanode? Solution I = N q doù N = I/q = (3 A)/(1,6 x 10 –19 C) = 1,9 x électrons/s. La puissance est toujours donnée par le produit V I. On a ici: V I = (40000 V)(3 A) = 120 kW.

21 Exercices suggérés 1801, 1803, 1804, 1806, 1807, 1809 et 1810.


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