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1/5 : Résistances et potentiomètres analogiques

Pourquoi les résistorsUn résistor oppose une résistance, mais on appelle tous le résistor de par sa caractéristique...
Donc je n'utiliserai plus que 'résistance' !
?

Les résistances électriques ont plusieurs usages, voici les 3 principaux :
  • Fonction chauffageToute résistance, nous le verrons en vidéo, engendre un dégagement de chaleur par pertes Joule, si minime soit-il.
    Dans les convecteur électriques, les semelles de fer à repasser, les chauffe-eau..
    Résistance de chauffe-eau stéatite
    Pour ces applications, ce sont justement les pertes Joule que l'on recherche !
    Notez que l'efficacité est inférieure aux procédés par induction ; voir courants de Foucault en conseils+ fin de cours
    par pertes Joule
  • Analogique : calibrer, ajuster une tension et intensitéLa résistance ou son composant le résistor permettent de limiter l'intensité dans un circuit électrique et donc par conséquence de modifier la tension, et l'intensité
    U = R × I
    Si vous insérez une résistance, vous modifier les 2 !
  • Créer l'autre étatrésistances pull-up pull-downPull-up et pull-down...
    Pour simplifier l'électronique en sortie, on utilise un seul 'interrupteur' : transistor qui crée soit l'état 0 soit le 1 (+)
    En l'absence de signal on est en 'haute impédance' ou libre...
    Cela ne pose pas de souci si vous alimentez une lampe, mais un récepteur sensible va 'capter' tous les parasites, voilà pourquoi on ajoute une résistance !
    électrique électronique numérique
  • Et il disparaît : l'usage lumineuxEt oui, c'est en chauffant à plus de 2000°C les bons vieux filaments en tungstène que l'on peut encore s'éclairer... indirect !
Si depuis la première décennie des années 2000, l'usage analogique tend à disparaître, si l'usage thermique est, pour de fortes puissances, avantageusement remplacé par des procédés à meilleur rendementPompes à chaleurs η thermodynamique ≃ 4 fois supérieur...
Procédés inductifs, plus efficaces et bien plus rapides
Micro-ondes pour les aliments...
, tout comme l'usage lumineuxLes meilleurs LED offrent un η ≃ 10 × supérieur !...

Alors elle disparaît ?

Non ! En numérique, elle sert comme vu de référencementUn transitor est souvent à collecteur ouvert, quand il ne conduit pas, la résistance crée l'autre potentiel, mais aussi comme shunt ou calibre dans les multimètres...
Et n'oublions jamais que la résistance est partoutTout conducteur oppose une résistance et donc une chute de tension !
C'est aussi pour cela que l'on réduit au maximum les distances en informatique en choisissant des gravures de composants et de circuits imprimés de plus en plus fines !
!

Quiz et rappel dans la partie abonnés

Le résistorLa résistance composant :
Résistances platine Tecnipass
est réalisé en quelle matière ?


De carbone pour les plus anciennes, ce sont aujourd'hui des oxydes métalliques avec des précisions communes de 1%.
Les résistances bobinées utilisent du fil résistif.
Quelquefois le circuit imprimé sert directement de shunt (résistance faible).

Les résistances ne sont pas polariséesAucun sens en continu, usage en alternatif Z = R
Avec une limite pour les résistances bobinées qui sont naturellement inductives.
Sauf exception, voir nos cours en CEM
!




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Résistances, potentiomètres

Résistances diverses
De haut en bas
2 résistances de puissance, résistance au carbone et oxyde métal 1%.
Potentiomètres divers
De gauche à droite :
Potentiomètre multitours3 à 10 tours, pour réglages analogiques de précision, motorisé doubleUn petit moteur permet de le 'télécommander' ; il est double car souvent utilisé pour un contrôle du son stéréo sur un amplificateur audio ancien..., à glissière,bobiné et mini potentiomètre




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Code des couleurs de résistorUtilisons au moins une fois le nom correct : le résistor
Appelé usuellement du nom de sa fonction ; résistance !

Valeur Multiplicateur
2 à 3
anneaux1°, 2° anneau et 3° anneau pour résistances de tolérance 2% et moins
MathMultiplicateur en puissance de 10 SimpleAffiche le multiplicateur numérique direct
0 10^0 ×1
1 10^1 ×10
2 10^2 ×100
3 10^3 ×1 000
4 10^4 ×10 000
5 10^5 ×100 000
6 10^6 ×1 000 000
7 10^7 ×10 000 000
8 n/anon applicable : inexistant
9
Or 10^-1 ×0.1
Argent 10^-2 ×0.01
Derniers anneaux (quand présents)
ToléranceEx : ± 10% pour 100 Ω
= ± 10 Ω de tolérance :
Valeur entre 90 et 110 Ω
Coefficient de températureExprimée en ppm : partie par million
100 ppm = 0.01%
± 20% 200 ppm
± 1% 100 ppm
± 2% 50 ppm
3 15 ppm
4 25 ppm
± 0.5% n/anon applicable : inexistant
± 0.25%
± 0.1%
± 0.05%
9
± 5% Or
± 10% Argent
± 20% Aucune
Résistance 680 kOhmRésistance CMS
102 = 10 0010, le dernier chiffre est le multiplicateur :
(10^2) cela donne bien 1000 Ω et pas 102 Ω !!!
soit 1 kΩ !




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Les potentiomètres

Potentiomètre analogique
Les animations ci-contre vous démontrent le fonctionnement des potentiomètres analogiquesTendant à disparaître, ils avaient le défaut de 'crachouiller' en vieillissant ! Ils permettaient de régler le son, la lumière... Tous les réglages ! Avant d'être le plus souvent remplacés par des réglages purement numériques via des codeurs....

Il existe aussi des modèles coulissantsPotentiomètres bobiné, coulissant...Potentiomètres aussi nommés 'potars' :-) (tables de mixage), bobinés, avec interrupteur...
Zoom potentiomètre ancien
Le curseur est accessible sur la connexion du centre, les extrémités offrent la valeur totale du potentiomètre, le curseur évolue de 0 à cette valeur.

Il existe aussi différentes courbesA = linéaire : 50% en position = 50% de la valeur.
B = Logarithmique : 50% = 10% de la valeur en Ω.
C = anti-log : 50% = 90% de la valeur en Ω.
S : Log de 0 à 50% du curseur ; anti-log au delà (balance audio, équilibrage du son...)
.
Notez que pour des besoins de précision des modèles multitours (de 2 à 10) sont aussi disponibles !




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Utilisation en potentiomètre

L'utilisation la plus commune consistait comme ci-dessous en un réglage de 0 à une valeur nominale.
Montage potentiométrique

Montage rhéostatique

Montage rhéostatOn avait pour habitude de relier l'extrémité non utilisée au curseur afin qu'en cas de faux contact au niveau de ce dernier la valeur de résistance ne dépasse pas la valeur nominale du rhéostat (∞ sinon).




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Exemples de résistances chauffantes !





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La résistivité...


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2/5 : Le condensateur

Le condensateur, c'est quoi ?

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Deux conducteurs séparés par un isolant forment un condensateur !

condensateur symboles armatures
A gauche une représentation avec en rouge les 2 armatures conductrices séparées par un isolant en vert.
A droite, les symboles les plus usités
Il existe des condensateurs naturels

Lignes électriques formant un condensateur
voiture condensateur
Voir le cours sur la terre et le DDR pour plus d'infos
Condensateurs de redressement COsφ

Condensateur de cos phi
Ce sont les condensateurs utilisés sur le réseau électrique pour compenser le réactif produit par les moteurs et autres récepteurs inductifs. Voir conseils+
Condensateurs chimiques de filtrage

Condensateurs chimiques
Ces condensateurs sont utilisés pour filtrer le courant alternatif redressé par des ponts de diodesEn pointillés rouge le redressé double alternance, en bleu une fois filtré avec un condensateur
Sera abordé dans le cours sur les alimentation, lié en fin de coursSignal double alternance monophasé filtré
Condensateurs non polarisés : filtrage, découplage...

Condensateurs non polarisés
Ces condensateurs offrent une fonction de découplage en agissant comme un mini réservoir pour fournir une petite quantité d'électricité lors de transitionsPassage d'un état électrique 0 à 1 (– ou 0 au +). Ils peuvent aussi servir dans des oscillateurs pour fixer le temps d'oscillation...
Voici un des moyens de production de condensateurs

Réalisation industrielle de condensateurs
Des spirales en sandwich en 4 couches, avec l'inconvénient de se comporter comme une bobine à haute fréquence, voir CEM...
Les condensateurs 'peignes' n'ont pas cet inconvénient !

Condensateur vs accumulateur

Avantages du condensateur :
  • Supporte les court-circuit et la charge instantanée
  • Nombre de cycles charge/décharge quasiment infini
  • Existe en non-polarisé, certains supportent l'alternatif
  • Absence de matériaux rares et polluants
Inconvénients des condensateurs :
  • Capacité et densitéQuantité d'électricité à volume égal dérisoire...
    Sauf supercondensateurs, voir en fin du cours
    encore bien plus faible
  • Décharge exponentielle : tension non 'stableU décharge accumulateur vs condensateur
    A gauche en gris, la courbe d'un accumulateur au plomb, le lithium fait encore mieux ! A droite, un condensateur dans une résistance
    Cette courbe devient totalement linéaire en cas de décharge sous intensité constante
    '




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Charge et décharge du condensateur, U en retard, I en 'avance'


Le condensateur est un 'accumulateur' parfaitSupporte (Si l'on peut fournir la puissance) la charge 'instantanée' et la décharge en cct !
Le nombre de cycle est quasiment infini ! Il pollue bien moins que les accus au lithium...
mais de très faible capacité !
Encore que d'ici quelques années, les super-condensateurs vus en fin de cours sont l'avenir du stockage !
Voici une analogie sur la déchargeanalogie décharge condensateur du condensateur.




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Charge et décharge : principe du condensateur

A la fermeture des interrupteurs, I devient maximum et si l'on néglige R fils :
A la fermeture, I est égal à Icc du générateur !
Cycle de charge du condensateur
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation
L'isolant, en vert, n'est pas traversé !
Vide, le condensateur possède des charges équilibrées représentées par autant de + que de sur chaque armature. Cet équilibre se modifie : par effet électrostatique, les conducteurs se voient en 'vis à visLes plaques conductrices, (c'est aussi vrai de simples fils mais bien moindre) par effet électrostatique se 'voient' ce qui leur permet de se polariser l'une par rapport à l'autre.
Si à vide, chacune étaient à 0 V, raccordée à, par exemple 10 V, l'une serait à '+5 V', la seconde à '–5 V' ce qui offre bien 10 V. En fait la référence étant l'isolant qui les sépare, c'est lui qui reste 'neutre à 0 V'
' et acceptent d'un coté d’engendrer une charge à condition que l'autre coté en fournisse autant, l'équilibre est maintenu !
I de décharge est dû à la résistance du galvanomètre, il est donc ici faible mais aurait pu, en cas de mise en cct, atteindre la même valeur que I de charge, la symétrie est parfaite...
Le sens du courant s'inverse quand le condensateur devient générateur !
Cycle de décharge du condensateur
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation




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Analogie avec le condensateur

condensateur = volant d'inertie
Cliquez pour relancer
En alimentant un condensateur vide, on engendre une forte intensité avant de voir la tension augmenter à ses bornes.
Par là même, en lançant un volant d'inertie à l'arrêt, on engendre un fort couple avant qu'il ne prenne de la vitesse.
Contrairement à la bobine et au ressort qui, eux, restituent leur énergie dès la déconnexion ; condensateur et volant d'inertie vont conserverLe condensateur est en réalité sujet à l'auto-décharge en quelques jours ou quelques semaines. Le volant subira les frottements et ralentira plus rapidement... l'énergie emmagasinée.

Ci-dessous la restitution brutale en court-circuit pour le condensateur, avec un frein pour le volant :
SurintensitéI = C × U / t
t tend vers 0 donc I tend vers ∞ : l'infini
pour le condensateur.
Couple très élevé pour le volant...
Décharge brutale condensateur, volant inertie

En résumé le condensateur :
  • Ne produira jamaisAttention, le condensateur ne produit jamais de surtension, mais vous pouvez entendre cette erreur : sachez que ce sont les inductances, (incluant l'inductance naturelle des fils), qui provoquent la surtension, le condensateur ne fera que la stocker, quitte à ce qu'elle le détruise... de surtension
  • Peut engendrer une surintensité
  • Retarde la variation de tension à ses bornes




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De quoi dépend la capacité ?

La capacité en Farad Unité des condensateurs, unité très grande, (sauf supercondensateurs de 1 à + de 500 F...).
Les valeurs usuelles de condensateurs classiques vont de 1 pF (pF = 10^-12) à quelques µF (µF = 10^-6) pour les non polarisés.
Jusqu'à quelques centaines de milliers de µF pour les 'chimiques'
NB : le mF, milliFarad = 10^-3, n'est pas utilisé, attention aux composants 'mal' mentionnés !
c'est la quantité d'électricité :

QQ = Coulomb = 1 Ampère × 1 seconde = 1 Volt × 1 Farad (Coulomb) = I (Ampère) × t (seconde) = C (Farad) × U (Volts)
Un parallèle avec les accumulateurs : capacité en AhAmpère × heure ; exemple 40 Ah = 40 Ampère pendant 1 h ou 20 A pendant 2 h...
Pour fournir 1 A pendant 1 s un condensateur 100 000 µF (ce qui est déjà énorme) devra être chargé en 10 V : 0.1 F × 10 V = 1 A × 1 s = 1 Coulomb
La capacité augmente proportionnellement aux surfaces en 'vis à visLes plaques conductrices, (c'est aussi vrai de simples fils mais bien moindre) par effet électrostatique se 'voient' ce qui leur permet de se polariser l'une par rapport à l'autre.
Comme vu précédemment
'... Capacité proportionnelle à la surface des conducteurs
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation
Lorsque l'épaisseur de l'isolant augmente, la capacité diminue mais la tension supportée augmente !Capacité inversement proportionnelle à l'épaisseur de l'isolant
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation
Destruction de l'isolant et explosion en cas de surtension ! claquage de l'isolant du condensateur en surtension
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation
Repérer la polarité des polarisésUtilisé à l'envers, le condensateur polarisé explose pour moins de 10% de sa tension d'utilisation (donc ici pour -5 V) ! :
condensateur chimique 50µF
La patte la plus longue en haut représente le + alors que le – est fléché en bas de la photo




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Mesure du condensateur par son impédance en sinusoïdal

Rouge : tension aux bornes du condensateur, Bleu : tension aux bornes de la résistance
Quand UR = UC ; ZC = ZRDans la vidéo, R = 250 Ω, C = 1 µF.
Quand les amplitudes rouge et bleu sont identiques :
ZC (Z du condensateur C) = 250 Ω !
ZR = R car R est une résistance pure
(hors déphasage) puisque l'intensité est commune (montage série).
ZC = 1 / (C × ω)




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Cochez en vert les réponses exactes !...


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3/5 : L'inductance ou bobine, self, solénoïde !

La bobine, c'est quoi, où, comment ?

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L'inductance en photos :

Self de choc L'électronique à découpage Bobines de transformateurs
Les inductances sont le pilier des transformateurs et moteurs
Bobine de relais 24 V
Chaque relais
, contacteur, ballast de tube fluorescent, antiparasite et autre filtre est constitué de bobines.

Solénoïde est le nom scientifique alors que bobine est un nom plus usuel quand inductance fait référence à sa caractéristique physique.

Enfin selfLes anglophones ont le bonne idée de simplifier les appellations :
La bobine ayant le particularité de s'auto-induire ils la nomment self, abréviation de self-induction !
est issu de l'anglais simplificateur !

Self de choc désigne une inductance utilisée dans les filtres anti-parasitesVoir nos cours en CEM Compatibilité électro-magnétique électriques...

Cliquez sur 2 pour afficher la vidéo qui démontre qu'un simple fil est inductif...

L'inductance est omniprésente dans tout fil !






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Expérience : la bobine crée un retard


Ce retard est dû au temps de création du champ magnétique. A l'ouverture, la symétrie est parfaite, le bobine restitue sous forme de tension le champ magnétique stocké...
E = - ( LInductance L de la bobine en Henry / Δ tLe temps nécessaire à l'ouverture, s'il tend vers 0, E tendra vers ∞ ! Nous le verrons en vidéo ) x IL'intensité traversant la bobine juste avant l'ouverture
L'intensité I 'stockée' : on ne stocke pas une intensité mais j'utilise volontairement cet abus pour faire un parallèle très intéressant :
Le condensateur stocke une tension (indéfiniment sauf très faibles fuites), la bobine tente de stocker l'intensité...




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Charge et décharge de la bobine

Charge


A la mise sous tension, comme vu en vidéo, l'intensité ne croit que progressivement puis est égale à :
I = U / RU = U générateur
R = R fil bobine :
(ρ × lg) / s



Cycle de charge de l'inductance bobinée
Cliquez pour relancer
Décharge en surtension

A l'ouverture, la bobine cherche à maintenir IA maintenir I tel qu'il était, en l'occurrence très élevé puisque la résistance d'une bobine en continu est souvent faible !.
Or, l'air est un isolant... La bobine va donc augmenter le potentielU = R × I
R air tend vers ∞ donc :
U = ∞ × I ⇒ U = ∞
On peut aussi le voir avec Lenz :
E = - ΔΦ / Δt
Δt tend vers 0 car ouverture brutale :
E = ΔΦ / 0+ ⇒ E = ∞
à ses bornes !
Cycle de décharge de l'inductance bobinée
Cliquez pour relancer
Introduction : usage dans les alimentations à découpage

Etape 1 : le générateur alimente et la bobine et le récepteur (ici l’ampoule)
Etape 2 : on ouvre l'interrupteurMais pas comme sur l'animation mais avant la fin de charge de la bobine afin d'éviter le quasi court-circuit qu'elle offre ! et la bobine va devenir générateur au rythme du cycle et donc de la fréquence de découpage.
Cycle de charge de l'inductance bobinée
Cliquez pour relancer




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Analogie avec la bobine

La bobine est un ressort !
Cliquez pour relancer
Lorsque l'on soumet la bobine de droite à une tension, elle s'oppose à ce changement en s'induisant d'une tension elle même opposée, ce qui limite fortement l'intensité et crée un champ magnétique.
A droite le ressort soumis à un déplacement n'oppose que peu de résistance mécanique au début : la force est faible, il va emmagasiner de l’énergie cinétiqueEn simplifiant : énergie emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle mécanique que le lâcher du ressort libérera !.
En régime établi (stabilisé), la bobine se comporte comme un fil, le ressort ne se comprime plus.

L'illustration ci-dessous précise ce qui se produit lors de la rupture brutale :
Coupure alimentation pour la bobine = surtension inverseE = - Δ Φ / Δ t
t tend vers 0 donc E (en Volts) tend vers ∞ l'infini !
.
Relâchement de la contrainte sur le ressort = 'sur-vitesse' opposée !
Bobine ressort relache




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Surtension inductive en expérience vidéo


E ≃ Lorsque le poussoir ouvre le circuit, c'est l'air qui interrompt la circulation
Or l'air est réputé isolant donc sa résistance tend vers l'∞
× I ⇒ E ≃ ∞
La loi d'Ohm permet de rapidement estimer la femforce (contre) électro-motrice, la loi de Lenz permet de la calculerSi l'on connait le flux ou l'inductance L et I (L = Φ / I) et le temps d'ouverture
E = - ΔΦFlux Φ = L [(Nspires × µ0 / Lg) × µr × surface embrassée] × I
passe d'une valeur L liée à la bobine à 0 quand on ouvre le circuit !
/ ΔtC'est le temps d'ouverture du poussoir, il tend vers 0, quelques dizaines, centaines de µs donc E = ΔΦ / 0+ ⇒ E ≃ ∞




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Mesure de l'inductance par son impédance en sinusoïdal

Rouge : tension aux bornes de la bobine, Bleu : tension aux bornes de la résistance
Quand UR = UL ; ZL = ZRDans la vidéo, R = 250 Ω, L = 1 µH.
Quand les amplitudes rouge et bleu sont identiques :
ZL Z de l'inductance L = 250 Ω !
ZR = R car R est une résistance pure
puisque l'intensité est commune (montage série).
Z = √[RRésistance de la bobine en continu due à son fil :
ρ × (L / S)
² × (LInductance de la bobine en Henry
Liée au nombre de pires, à sa longueur, à la présence d'un noyau
× ωPulsation : 2 × π × f (Hz))²]

Z ≃On peut négliger R comme vu en vidéo L × ω





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Connaissez-vous la bobine ? ...


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4/5 : Association des récepteurs de même type

Résistances en parallèle

L'inverse de la résistance équivalente aux résistances en parallèle dans un circuit est égale à l'inverse de la somme des constituantes !

1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...


Représentation mnémotechnique du montage parallèle
La résistance d'un conducteur est inversement proportionnelle à sa section, ajouter des résistors en parallèle revient à augmenter la section et donc diminuer de la résistance...
Mnémotechnique montage parallèle, section inversement proportionnel
En parallèle Req est < à la plus petite des constituantes

Résistances en série

La résistance équivalente aux résistances en série dans un circuit est égale à la somme des constituantes !

Req = Σ des R du circuit


Représentation mnémotechnique du montage sérieLa résistance d'un conducteur est proportionnelle à sa longueur, ajouter des résistors en série revient à augmenter la longueur de la résistance...
Mnémotechnique R série, longueur
En série les résistances s'ajoutentrésistances en série
100 + 220 + 150 = 470 Ω
, Req est > à la plus grande des constituantes




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Mesure de L, de R et C série et parallèle


Utilisation d'un Ohmmètre, d'un capacimètre et d'un inductancemètre pour mesurer des résistances en Ohm, des capacités en Farad et des inductances en Henry.
Mesure d'associations de résistors, condensateurs et bobines en série et parallèle.




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Condensateurs en parallèle

Condensateurs en parallèle
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation

Comme le démontre l'animation, associer des capacités en parallèle revient à les additionner !
En effet, cela revient à augmenter la surface des conducteurs en vis à vis !
La capacité équivalente est égale à la somme des capacités constituantes :
Les condensateurs en parallèle s'ajoutent !

Ceq = Σ des C dans le circuit !


Condensateurs en série

Condensateurs en série
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation

Associer des condensateurs en série revient, comme l'animation le présente, à augmenter l'épaisseur de l'isolant !
La capacité équivalente ne peut être que plus faible...

Attention lors de la mise en série à l'équilibrage, un isolant est par définition... isolant donc de résistance infinie !
capacités en série non équilibrées
Sans dispositif d'équilibrage, quid de la répartition des tensions !
!
La capacité équivalente est égale à l'inverse de la somme des constituantes :

1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3...





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Inductances en parallèle

Inductances en parallèle
Associer des inductances en parallèle offre plusieurs 'chemins' au courant électrique ce qui facilite sa circulation !
A l'instar des résistances en parallèle, les inductances en parallèle obéissent à la même règle !
L'inductance équivalente est plus faible que la plus faible des constituantes :

1/Leq = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3...


Inductances en série

Inductances en série
Cliquez sur l'image pour relancer l'animation

Associer des inductances en série revient, comme l'animation le démontre, à augmenter le nombre total de spires !
L'inductance étant proportionnelle au nombre de spires, la somme s'impose, comme pour les R en série !
L'inductance équivalente est égale à la somme des constituantes :
Les inductances en série s'ajoutent !

Leq = Σ des L dans le circuit !





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Limites des com...


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5/5 : Montages RC RL RLC série et parallèle

Circuit R C résistance condensateur série





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τTau, temps, lettre grecque utilisée pour la constance de temps = R × C

τ est la constante de temps, il s'agit d'un temps de relaxation qui correspond à 63% de la charge complète théoriquement infinieAu fur et à mesure que UC augmente, UR diminue puisqu'ils sont en série et donc I de charge diminue (I de charge = UG / R)
Donc le temps de charge augmente de plus en plus :
La loupe en fin d'animation montre cet écart qui, s'il tend vers 0, n'est jamais nul : il s'agit d'une asymptote
. R × C, RC, est la constante de tempsOscillateur à portes NON inverseur logiqueLa période t d'oscillation est :
t ≃  1.1 R × C
avec des portes CMOS.
La résistance 10R rend le montage plus stable car l'impédance d'entrée d'une porte n'est pas nulle.
de bien des oscillateurs !
t = R . C t=RC
Cliquez pour relancer l'animation

Tension intensité dans réseau RC
UG = tension générateur, I = UG / R décroîtAu fur et à mesure que le condensateur se charge, l'intensité de charge diminue puisque la tension dans la résistance diminue.
(UR, tension dans R qui est responsable de I (I = UR/R))
et s'inverseQuand le condensateur devient générateur, l'intensité change de sens puisqu'il fournit au lieu d'absorber....




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Circuit R L résistance inductance (bobine) série





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τTau, temps, lettre grecque utilisée pour la constance de temps = L / R

τ est la constante de temps qui là aussi correspond à 63% de 'charge' en intensité. Ce terme peut surprendre mais je le choisis volontiers pour le filtrage des alimentations à découpage. UL n'atteint jamais 0Représentée sous la bobine L pure, la résistance intrinsèque à tout solénoïde est due au fil qui la constitue....
t = R . L t=RL
Cliquez pour relancer l'animation

Tension intensité dans réseau RL
UL = U inductance pure s'inverseLa bobine cherche à maintenir l'intensité qui la traversait avant l'ouverture du circuit.
Elle devient donc générateur et la tension qui apparaît à ses bornes est de sens inverse.
En générateur tension et intensité sont dans le même sens, contrairement aux récepteurs !
!




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Circuit LC résonant parallèle


N'hésitez pas à voir le cours sur la puissance monophasé en connexe pour comprendre, au besoin, la somme vectorielle qui engendre une impédance infinie en parallèle à la fréquence de résonance !




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Condensateur variable


Anciennement utilisé pour caler la fréquence choisie via un circuit LC : le condensateur C était variable comme vu dans la vidéo ! Notez que l'isolant étant l'air ambiant, les réglages dus à la modification des propriétés de l'air en fonction du taux d'humidité, de la température... Étaient relativement fréquents !




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Formules et vidéo circuit LC résonant série...


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Tableau des (sous) multiples

1
2
3
4
T Téra 10^12

1
— = m
k
G Giga 10^9
M Mega 10^6
k kilo 10^3
Unité 1
m milli 10^–3
1
— = k
m
µ micro 10^–6
n nano 10^–9
p pico 10^–12
T Téra 10^12




1
— = µ
M
G Giga 10^9
M Mega 10^6
k kilo 10^3
Unité 1
m milli 10^–3
1
— = M
µ
µ micro 10^–6
n nano 10^–9
p pico 10^–12
T Téra 10^12







1
— = n
G
G Giga 10^9
M Mega 10^6
k kilo 10^3
Unité 1
m milli 10^–3
1
— = G
n
µ micro 10^–6
n nano 10^–9
p pico 10^–12
T Téra 10^12










1
— = p
T
G Giga 10^9
M Mega 10^6
k kilo 10^3
Unité 1
m milli 10^–3
1
— = T
p
µ micro 10^–6
n nano 10^–9
p pico 10^–12

Courants de Foucault

Lorsqu'une masse conductrice subit une variationComme pour les transformateurs, cela ne s'applique pas à un champ fixe
(aimant immobile ou alimentation continue lisse sans mouvement)
A noter que cette masse agit comme une spire secondaire en court-circuit
de flux magnétique, elle est soumise à une tension induite qui, de par la conductanceL'inverse de la résistance 1 / R, une conductance élevée offre une résistance faible, le cuivre mais aussi fer, inox... Offrent une forte conductance. Celle des isolants tend vers 0. de la masse, engendre à son tour une intensité et donc 2 phénomènes :
  • Un échauffement de par les pertes Joule : Pj = R × I²
  • La force de LaplaceVoir le moteur à courant continu qui s'oppose à cette variation

Chauffe par induction

Puissance ≃ 200 W
La vidéo ci-dessus utilise un module Haute Fréquence qui s'inspire de ce qui est utilisé dans bien des applications dont les plus connues sont les plaques de cuisine, les fours et les bobines utilisées pour chauffer des axes à coeur uniformément et rapidementTraitements de surface, modification de dimension temporaire pour réaliser ou retirer des ajustements serrés de roulements à billes ou autre....

Ralentisseur : la force de Laplace

Roue de ralentisseur TelmaLe fil conducteurCuivre, aluminium... : conducteur électrique se déplace sur le 'rail de Laplace' car une intensité le traverse alors qu'il est soumis à un champ. Les ralentisseursComme le moteur asynchrone ne tourne que parce qu'il subsiste un champ tournant, d'où le glissement, le ralentisseur n'oppose une force que parce qu'il subsiste une rotation mécaniques connus sous le nom de la marque TelmaMarque réalisant des ralentisseurs pour camions, trains... utilisent cette particularité. Là le champ magnétique est fixe et continu mais c'est la masse de métal, un disque ou une roue de train, qui tourne devant la bobine, ce qui revient au même !
L'effet est identique : courant de Foucault ⇒ force qui en s'opposant viendra ralentir la roue ou le disque en mouvement tout en provoquant un échauffement...
Encore une fois, ce procédé ne peut freiner totalement l'objet car il faut qu'un champ tournant subsiste ! Donc plus le disque ralentit, moins la tension induite et donc moins  l'intensité est élevée ce qui réduit la Force de ralentissement... Ce ralentisseur sera plus efficace à grande vitesse, sans effet à l'arrêt, d'où son nom ! Notons que l'énergie absorbée en ralentissant est dissipée en chaleurSans protections et précautions, un usage trop intensif du ralentisseur peut provoquer un incendie !.

Le supercondensateur


Le supercondensateur : généralités

Là où un accumulateur est limité à quelques centaines (milliers) de cycles charge / décharge ; les supercondensateurs supportent au moins 100 fois plus jusqu'à concurrence d'1 million de cycles !
Ils acceptent aussi d'être rechargés en moins d'une minute (à condition de pouvoir fournir la puissance nécessaire !), supportent des intensités de déchargeRésistance série plus faible et donc absence d'échauffement bien supérieures aux accus, ne chauffent pas et résistent mieux à l'auto-décharge ! Photos de supercondensateurs.3000 Farad SupercondensateurTension de 2.7 V par supercondensateur
En Chine, un tramway utilise cette technologie ; le tramway se rechargeant en quelques secondes à chaque arrêt-bus, en déployant un pantographe et lors des freinages !
Les supercondensateurs offrent en 2017 une densité énergétique proche de celle d'un accumulateur au plomb soit ≃ 1 million de fois supérieure aux condensateurs classiques. Pour une masse bien moindre ! La tension unitaire est de 2.7 V, des modules 16.2 V6 × 2.7 V en série = 16.2 Volts ; un alternateur de voiture ne dépasse pas 14.4 V ; par contre attention aux chargeurs bas de gamme qui fournissent jusqu'à 20 V à vide !
Explosion garantie
sont disponibles pour les automobiles avec équilibrageUn condensateur étant isolant, rien ne garanti que la tension va se répartir uniformément en se divisant par 6 pour mise en série :
Batterie de supercondensateurs 16.2 V

Comparatif supercondensateur, accumulateur :

Accumulateurs SuperCondensateurs
Charge lente (10 mn à 10 heures)

Puissance faible :
I maxi ≃ 10 fois I nominal

Recyclage indispensable
(recyclage complexe, énergivore ; matériaux utilisés très polluants et rares)

Durée de vie courte
(de 500 à 2000 cycles suivant technologie)

Recharge complexe
(Micro-contrôleur requis)
Charge très rapide
(quelques secondes à 1 mn)

Puissance très élevée :
I maxi 'quasiment' illimité

Recyclage simple
(graphène, nanotubes de carbone)

Durée de vie très élevée
(de 100 000 à 1 000 000 de cycles et + encore !)

Encore onéreux et rare
(pour de fortes capacités)

Les supercondensateurs sont, par exemple, la seule technologie réellement capable de récupérer l'énergie au freinage d'un véhicule (intensité trop élevée et temps trop court pour des accumulateurs), l'industrie de la Formule 1 les utilise d'ailleurs depuis quelques années déjà !
Enfin sa stabilité avec les variations de température est bien supérieure (pas d'acide liquide ou de gel = pas d'évaporation) !

Disséquons le tube fluo !

Extrémité d'un tube fluorescent
N’appelez pas néonÉmet une lumière rouge sans lien avec la fluorescence le tube fluorescent !
Ce tube est une lampe à décharge faible pression contenant du mercure sous forme gazeuse.
L'intérieur du tube est recouvert d'une poudre fluorescente blanche (blanc froid, chaud, ...Warm ou Cold:
éclairage blanc froid 4000 K et plus ou chaud 3200 K et moins
Eclairage blanc froid : 4000 K et +
Chaud 3200 K (Kelvin) et –
).
Zoom sur la résistance et l'anode du tube fluo
En rouge la résistance en service grâce au starterPhoto du starter favorisant le circuit par les résistances :
Stater de tube fluo, photo Wikipedia
Source : Wikipedia
à chaque allumage.

En bleu clair l’électrode assurant l'ionisation du mercure sous forme gaseude.

Notez que tout tube possède ces éléments à chaque extrémité !
Schéma tube fluorescent
En orange les résistances mises en service via le starter en bleu en haut qui ne sert qu'au démarrage. Ces résistances sont très utiles notamment par basse température !
En noir la bobine souvent appelée ballastBobine créant une surtension à chaque ouverture du circuit : 100 fois par seconde en alternatif 50 Hz, à chaque passage par 0 ! assurant la surtension (par rapport à l'alimentation principale) requise pour provoquer l'ionisation entre les électrodes situées à chaque extrémités.

Conseils+, compléments, prérequis :
(sous) Multiples
Courants de Foucault
Super-condensateur
Tube fluorescent


Lien externe recommandé par l'auteur :

Crée le 15 / 05 / 2017, der. màj le 05 / 12 / 2017 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 329 fois ★★★★☆
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Gu5835e07c1389f
https://www.tecnipass.com/cours-electronique.cem-composants-passifs.r.l.c QUIFOCUS https://www.tecnipass.com Cx58dbf8031e66a
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