Module : Soutien de la formation de base en physique N1 Distinguer entre les dipôles passifs et actifsDistinguer entre les dipôles passifs et actifs Découvrir le circuit domestiqueDécouvrir le circuit domestique Distinguer entre les dipôles passifs et actifsDistinguer entre les dipôles passifs et actifs Découvrir le circuit domestiqueDécouvrir le circuit domestique Thème : Présenté par Présenté par : ABEDLILAH NEJJARI KOUBI. YASSINE RABII ELALOUANI SOUKAYNA OUSSELLA Encadré par Encadré par: Pr. KHDIJA.HTOUTOU Année de formation:

Caractéristiques des dipôles 02 Caractéristiques du courant alternatif sinusoïdal 03 Dangers du courant électrique 04 Applications 05 Introduction 01 PLAN 1

Introduction

Introduction Introduction En ce XXIe siècle, nous avons tous les jours affaire aux circuits et appareils électroniques sous une forme ou une autre, les appareils ménagers, les ordinateurs, les systèmes de transport, les téléphones portables, les appareils photo, la télévision, etc. Le monde actuel de l’électronique a fait de profondes percées dans plusieurs domaines, tels que la santé, l’automobile, les industries, etc. et a convaincu tout le monde que sans électronique, il est vraiment impossible de travailler. Quand a démarré l’histoire de l’électronique ? 3

Introduction Introduction L’histoire de l’électronique a commencé avec l’invention de la diode à vide par J.A. Fleming, en 1897 les grandes dates de l’histoire de l’électronique. 1799: l’invention de la pile par Allesandro Volta ( ) 1820: l’invention du solénoïde par André Marie Ampère ( ) 1879: l’invention de la lampe par Thomas Alva Edison ( ) Un composant électronique est un élément destiné à être assemblé avec d'autres afin de réaliser une ou plusieurs fonctions électroniques Notion du composant électronique 4

Introduction Introduction Composants électroniques Les composants électroniques forment de très nombreux types et catégories, ils répondent à divers standards de l'industrie aussi bien pour leurs caractéristiques électriques que pour leurs caractéristiques géométriques. On va s’intéresser par la suite uniquement au dipôle électrique 5

02 Caractéristiques des dipôles

Comment fonctionne un dipôle électrique et quel est son rôle dans un circuit électrique ? On dit un dipôle électrique tout composant (ou toute collection des composants électriques ) possédant (possédante) deux bornes. 7 Définition d’un dipôle électrique Caractéristiques des dipôles symbole Types de dipôles Dipôle passif Dipôle actif

Problématique Caractéristique d’un dipôle Les dipôles électriques fonctionnent-ils de la même manière ou non lorsqu’on applique entre leurs bornes la même valeur de tension ?  La caractéristique courant-tension: U AB = g(I AB )  La caractéristique tension-courant: I AB = g(U AB ) 8 Caractéristiques des dipôles

A. Dipôles passifs Exemples Les lampes, les diodes et les résistances… Le dipôle passif respecte la convention récepteur Caractéristiques des dipôles 9 Définition Un dipôle est dit passif si, en circuit ouvert, la tension entre ses bornes est nulle. Il ne peut pas produire du courant électrique.

Montage avec générateur adaptable Montage avec diviseur de tension Montages expérimentaux Caractéristiques des dipôles A. Dipôles passifs 10

Caractéristique de la résistance Caractéristiques des dipôles A. Dipôles passifs 11

Conclusion Linéaire. Symétrique. Passe par l’origine. Caractéristiques des dipôles Caractéristique de la résistance A. Dipôles passifs 12

13 Caractéristiques des dipôles Caractéristique de la diode A. Dipôles passifs

Conclusion Non linéaire. Non symétrique. Passe par l’origine. - Dans le sens direct: Si 0≤U AB <U S I AB =0 Diode bloquée Si U AB ≥ Us I AB ≠0 Diode passante - Dans le sens indirect: U BA ≥ 0 I AB =0 Diode bloquée 14 Caractéristiques des dipôles Caractéristique de la diode A. Dipôles passifs

Lampe Photorésistance 15 Caractéristiques des dipôles A. Dipôles passifs

Diode Zener Diode électroluminescente Caractéristiques des dipôles A. Dipôles passifs 16

Un dipôle est dit actif si, en circuit ouvert, la tension entre ses bornes n’est pas nulle. Il est en fonctionnement générateur lorsqu'il transforme une puissance mécanique, chimique, thermique, lumineuse,... en puissance électrique. Convention d’un dipôle actif Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Définition 18

Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Exemples 19

vidéo Quelles sont les caractéristiques communes des différents dipôles actifs ? 20 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs

ΔUΔU ΔIΔI On dit que la pile est un générateur linéaire de tension. La relation entre la tension U PN aux bornes de la pile est l’intensité I du courant qu’elle débite est appelée loi d’Ohm pour un générateur Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs 21 U PN = E - r.I

Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs 22 Intensité de court-circuit d’un générateur Intensité de court-circuit d’un générateur I CC

Association en série des dipôles actifs linéaires Association en série des dipôles actifs linéaires U AB =U 1 +U 2 E eq -Ir eq =E 1 -r 1 I+E 2 -r 2 I E eq -Ir eq =(E 1 +E 2 )-(r 2 +r 1 )I E eq =(E 1 +E 2 ) r eq =(r 2 +r 1 ) Généralisation : Généralisation : L’association des n dipôles actifs est linéaire et équivalente à un dipôle actif, d’une force électromotrice égale : =Σ et d’une résistance interne : =Σ 23 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs

Les récepteurs actifs sont des dipôles passifs qui reçoivent de l’énergie électrique et qui la convertit en une autre forme d’énergie. Exemple : moteur Exemple : moteur 24 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Récepteurs actifs Récepteurs actifs moteur We=W+Q Transfert thermique: Q Travail mécanique: w We

Électrolyseur We= ∆E chim +Q Transfert thermique: Q Energie chimique varie: ∆E chim We Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Récepteurs actifs Récepteurs actifs Exemple : électrolyseur Exemple : électrolyseur 25

-Montage d'un générateur de tension continue réglable et un électrolyseur. - Faisons varier la tension aux bornes de l’électrolyseur U AB et relevons les valeur correspondantes de l’intensité du courant qui circule et remplissons le tableau de mesures suivant: 26 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Caractéristique d’un récepteur Caractéristique d’un récepteur

27 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Caractéristique d’un récepteur Caractéristique d’un récepteur

AN : d’après le graphe on a : E’=2.2V et r’=a = b = E’: E’ est la force contre électromotrice de l’électrolyseur f.c.é.m. a = r’ : r’ est sa résistance interne. La tension aux bornes de l’électrolyseur a pour expression U AB =E’+r’I L’équation qui caractérise la courbe d’électrolyseur s’écrit : U AB = aI +b tel que : 28 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Caractéristique d’un récepteur Caractéristique d’un récepteur

On conclut qu’un récepteur actif est caractérisé par sa force contre électromotrice (f.c.é.m.) E’ et sa résistance interne r’. 29 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Caractéristique d’un récepteur Caractéristique d’un récepteur

30 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Point de fonctionnement Point de fonctionnement Le branchement d’un dipôle actif (pile) aux bornes d’un dipôle passif, forme un circuit électrique. L’intensité du courant qui traverse le circuit et la tension aux bornes du dipôle actif définit le point du fonctionnement du circuit.

31 Caractéristiques des dipôles B. Dipôles actifs Point de fonctionnement Point de fonctionnement Méthode graphique Méthode algébrique IfIf f

. Applications.. 32 On considère la caractéristique d’un conducteur ohmique 1 représentée dans la figure -1-.

Applications 1- S’agit-il d’un dipôle passif ou actif ? Justifier votre réponse. Calculer la résistance 1 du conducteur ohmique On branche le conducteur précédent dans le circuit de la figure-2- tel que la tension aux bornes du générateur est = 12, et 2 un conducteur ohmique de résistance 2 = 50 Ω 2-1- Sur le montage du circuit présenté le sens du courant électrique et la tension Aux bornes de chaque dipôle Calculer la valeur de l’intensité du courant qui circule dans le circuit Calculer la tension aux bornes de chaque conducteur ohmique.. 33

Applications 3- On remplace le conducteur ohmique 2 par une diode de tension seuil est =0, Faire le schéma du montage sachant que la diode est passante Calculer l’intensité du courant ′ qui circule dans le circuit. En déduire la tension aux bornes du conducteur ohmique 1. 34

03 Courant alternative

Historique Aux États- Unis Nikola Tesla en 1882 conçoit l'alternateur triphaséNikola Teslatriphasé en France, Lucien Gaulard invente le transformateur ].]. 36 Courant alternatif

Historique 36 Courant alternatif

Le courant alternatif est un courant électrique qui change de sens. 37 Courant alternatif Définition

Ce sont des courants qui change de sens dans le temps. Les courants alternatifs les plus connus sont 38 Courant alternatif Types des courants alternatifs

Les courants sinusoïdaux Un courant alternatif est sinusoïdal, lorsque son intensité est une fonction sinusoïdale du temps : ou  I :est la valeur instantanée du courant,  I M sa valeur maximale ou amplitude,  ω la pulsation ou fréquence angulaire et φ la phase. 39 Courant alternatif

 La période représente la durée minimum après laquelle une grandeur alternative reprend les mêmes valeurs. Elle est exprimée en seconde et on la symbolise par T.  La fr é quence représente le nombre de période par seconde est exprimée en hertz. On désigne la fréquence par f et on l’exprime en hertz (Hz). La relation entre la fréquence et la période 40 Courant alternatif Caractéristiques d’un courant alternatif sinusoïdal

04 Installation électrique domestique

L’installation électrique domestique est une installation monophasée. Tous les appareils de la maison ont une tension d’usage voisine de 220 V. Pour que les appareils puissent tous être alimentés par cette tension, ils sont montés en dérivation. 42

Installation électrique domestique les fils de l’installation électrique domestique:  Un fil isolé du sol appelé la phase.  Un fil reliée à la terre dans la poste de transformation du quartier appelé le neutre.  Les bornes mâles des prises des courants sont reliées à un autre fil appelé prise de terre, lui-même relié à la terre à proximité de l’habitation. 43

Installation électrique domestique 44 Le neutre Prise de terre

- Le courant alternatif est généralement celui que l’on utilise dans les foyers. - Le courant continu est également très présent dans le quotidien. En effet, tous les objets qui fonctionnent avec une batterie ou avec des piles reposent sur un courant de type continu. 45 Installation électrique domestique Courant électrique utilisé

 La distribution électrique se fait habituellement en courant alternatif.  Le courant alternatif est facile à transformer.  La coupure d'un courant alternatif est plus facile. 46 Caractéristiques d’un courant alternatif sinusoïdal Installation électrique domestique

04 Dangers Du courant électrique

Expérience Expérience On constate que la lampe ne s'allume pas, ce qui montre qu'il existe une panne dans le circuit électrique. 48 Recherche d’une panne Dangers du courant électrique

49 Dangers du court-circuit Dangers du courant électrique

50 Court –circuit Dangers du courant électrique Effets sur les dipôles Effets sur les dipôles  montage en série Lorsque le fil de court-circuit est ajouté : La lampe L 2 s’éteint L’éclat de L 1 devient plus fort Le courant ne traverse plus la lampe L 2 mais passe par le fil de court-circuit. Conclusion Dans un circuit en série un récepteur court-circuit ne fonctionne plus et les lampes du circuit possèdent un éclat plus fort : elles risquent de griller

51 Court –circuit Dangers du courant électrique Effets sur les dipôles Effets sur les dipôles  montage en dérivation La lampe L 1 et L 2 s’éteignent Le courant électrique devient très intense Conclusion Dans un circuit en dérivation si l’un des dipôles est en court-circuit : tous les récepteurs sont court-circuités et cessent fonctionner, et le courant devient très intense

Remarque Un court-circuit peut provoquer la détérioration des autres dipôles d’un circuit s’il n’existe pas de protection Pour éviter ces risques, il est impératif de mettre en place des protections adaptées comme fusibles et disjoncteur … fusible :Définition et rôle Le fusible est un dipôle qui sert à protéger le circuit électrique Les fusibles protègent l’installation électrique et le matériel en ouvrant le circuit quand l’intensité dépasse la valeur maximal admissible par l’installation. 52 Court –circuit Dangers du courant électrique montage en dérivation

Symbole de fusible Types de fusible 53 Fusible Dangers du courant électrique

Expérience Observation Lorsqu’on court-circuite les deux lampes (en série) et la lampe L 2 (en dérivation) avec un fil conducteur : les deux lampes s’éteignent. Conclusion La paille de fer est utilisée comme un fusible. 54 Fusible Dangers du courant électrique

55 Disjoncteur différentiel (500mA-30A) Dangers du courant électrique Ouvre automatiquement le circuit général: Lorsqu’il détecte une différence d’intensité de courant entre la phase et le neutre afin de protéger les personnes. Lorsque l’intensité de courant dépasse 30A afin de protéger les appareils de l’installation.

Dangers du courant électrique sur l'être humain o Le corps humain est un conducteur surtout s’il est humide, il peut donc être en situation d’électrisation o Si la tension électrique est inférieure à 24 volts, il n'y a aucun risque d'électrisation. o La tension du secteur, à la maison, vaut 230 V. Une telle tension peut faire circuler à travers le corps humain un courant d'intensité faible (50 mA) mais qui peut être mortel en moins d'une seconde. 56 Dangers du courant électrique

57 Risque d’électrocution Dangers du courant électrique

58 Précautions indispensables