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1 Composants électroniques, Notion de courant électrique ... ... 1 Semestre 1 TD d’électronique 2020-2021 1 Composants électroniques, Notion de courant électrique : Loi de Kirchhoff

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    Semestre 1 TD d’électronique 2020-2021

    1 Composants électroniques, Notion de courant électrique : Loi de Kirchhoff N°1

    1.1 Découverte des composants électroniques. (30 min) La figure 1.1 ci-dessous regroupe la grande majorité des composants électroniques avec leurs noms, labels, unités et symboles associés utilisés dans la conception de circuits. Attention, plusieurs symboles peuvent représenter le même composant à l’instar du générateur de tension continu. Dans le cas des composants passifs, est également renseignée la gamme de valeur accessible dans le commerce (ex : Résistances, valeurs possibles du milli au Giga Ohm).

    10n 1015 1012 109 106 103 100 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 Préfixe[symbole] péta[P] téra[T] giga[G] méga[M] kilo[k] / milli[m] micro[µ] nano[n] pico[p] femto[f]

    Figure 1.1 : Principaux composants et table des préfixes couramment utilisés en électronique

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    Figure 1.2 : Circuit électronique à compléter

    1.1.1 En exploitant les informations de la figure 1.1, identifier et compléter les éléments manquants du circuit électrique de type « Amplificateur Audio de classe D » de la figure 1.2.

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    1.2 Notion de générateur de tension et de courant : (10 min)

    1.3 Notion de courant électrique et outil de mesure associé : (10 min)

    1.4 Mesure du courant électrique, manipulation logicielle 1 : (30 min) Afin d’appréhender ce qu’est un courant électrique et le rôle qu’il tient dans un montage électrique, nous allons commencer directement par l’étude des courants d’un schéma électrique existant et les dimensionner à l’aide du logiciel de conception de circuit « ISIS ».

    1.4.1 Allumer l’ordinateur et connectez-vous à l’aide de vos données de compte personnelles, sinon utilisez le compte invité suivant :

    Nom d’utilisateur : iut\geii-ds Mot de passe : dsgeiibx1

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    Pour activer son compte personnel Nom : iut\activation Mot de passe : iutbx1 - Charger le premier exemple de schéma électrique en parcourant le chemin suivant : èBibliothèque (sur le bureau) èGroupeA èElectronique 1A èTD1

    - Copier et Coller sur le bureau le fichier « Montage_Loi_Noeuds_exemple1_TD1.DSN »

    - Double cliquer maintenant sur cette copie, le logiciel se lancera automatiquement. Le logiciel démarré, fermer les fenêtres d’information qui s’ouvrent. Le schéma de la figure 1.3 doit alors figurer sur la page de conception ISIS.

    1.4.2 Positionner judicieusement les trois ampèremètres AMP 1, AMP 2 et AMP 3 dans le circuit afin de relever les différents courants présents en suivant les instructions de l’encadré sous le schéma.

    1.4.3 Indiquer sur la figure 1.3 (flèche + valeur) les courants relevés autour des différents composants présents dans le circuit.

    Le courant pourra être symbolisé par une flèche sur un fil, cette flèche est orientée de la borne + à la borne - de l’ampèremètre.

    Figure 1.3 : Shéma électrique N°1 à étudier à l’aide du logiciel de conception ISIS

    1.4.4 Que dire d’un courant dans une même branche ? Et ainsi de plusieurs éléments en série ?

    1.4.5 Noter I1, le courant dans la branche comprenant R1, I2 pour celle comprenant R2 et I3 pour celle avec R3.

    1.4.6 Le nœud A est le point commun aux trois courants I1, I2 et I3, proposer une l’équation qui les relie ?

    1.5 Extraction de la loi des nœuds, manipulation logicielle 2 : (30 min) Charger le second exemple en parcourant le même chemin que précédemment en sélectionnant le second fichier : « Montage_Loi_Noeuds_exemple2_TD1.DSN ».

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    1.5.1 Comme pour l’exemple 1, relever les courants autour des composants du circuit de la figure 1.4. Etablir la relation des courants aux nœuds A, B et C.

    Figure 1.4 : Schéma électrique N°2 à étudier à l’aide du logiciel de conception ISIS

    1.5.2 Compte tenu du sens des courants, extraire la loi générale sur les courants pour un nœud donné.

    Cadre de synthèse

    1.6 Quelques exemples supplémentaires : (à la maison) Chaque schéma de la figure 1.5 représente un nœud dans un circuit électrique alimenté en continu. Indiquer sur chacun d’eux la valeur, le signe et l’unité de l'intensité I manquante.

    Figure 1.5 : Utilisation de la loi des nœuds

    1A

    2A I

    3A

    -1A

    2A I

    3A

    1A

    -2A I

    3A

    1A

    2A I

    3A

    -1A

    2A I

    3A

    1A

    -2A I

    3A

    1A

    2A I

    3A

    -1A

    2A I

    3A

    1A

    -2A I

    3A

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    Semestre 1 TD d’électronique 2020-2021

    2 Notion de tension électrique : Loi de Kirchhoff N°2 2.1 Notion de tension électrique et outil de mesure associé : (10 min)

    2.2 Mesure de tension électrique, manipulation logicielle 1 : (30 min) Afin d’appréhender ce qu’est une tension électrique et le rôle qu’il tient dans un montage électrique, nous l’abordons, comme sur le TD 1, à l’aide du logiciel de conception de circuit « ISIS ».

    2.2.1 Chargement du schéma électrique - Charger le premier exemple de schéma électrique en parcourant le chemin suivant : èBibliothèque (sur le bureau)/GroupeA/Electronique 1A/TD2 - Copier/Coller sur le bureau le fichier « Montage_Loi_Mailles_exemple1_TD2.DSN » - Double cliquer, le schéma de la figure 2.1 doit alors figurer sur la page de conception ISIS.

    2.2.2 Positionner judicieusement les trois voltmètres VOLT 1, VOLT 2, VOLT 3 et VOLT 4 dans le circuit afin de relever les différentes tensions présentes en suivant les instructions de l’encadré sous le schéma.

    2.2.3 Indiquer sur la figure 2.1 les tensions relevées aux bornes des différents composants présents dans le circuit.

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    (a)

    (b)

    Figure 2.1 : Shémas électriques à étudier à l’aide du logiciel de conception ISIS

    2.2.4 En positionnant l’ampèremètre AMP 1 dans le circuit de la figure 2.1.a, que dire du courant qui circule dans les différents composants de ce circuit ?

    2.2.5 En analysant le sens du courant dans le circuit de la figure 2.1.a par rapport au sens des flèches de tension, donner la convention de courant/tension dans le cas d’un générateur et dans le cas d’un récepteur (résistance, diode, …)

    2.2.6 Quelle est la relation entre les 4 tensions du circuit de la figure 2.1.a?

    2.2.7 Le circuit de la figure 2.1.b présente une branche supplémentaire composée de la résistance R3 et de la LED D2, positionner judicieusement l’ampèremètre et les voltmètres. Que peut-on conclure sur l’évolution du potentiel VA ainsi que du courant qui circule dans la diode D1 ?

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    2.3 Extraction de la loi des mailles, manipulation logicielle 2 : (30 min) Charger le second exemple en parcourant le même chemin que précédemment en sélectionnant le second fichier : « Montage_Loi_Mailles_exemple2_TD2.DSN ».

    2.3.1 Comme pour l’exemple 1, relever les tensions aux bornes des composants du circuit de la figure 2.2.

    2.3.2 A partir des relevés et de la convention établie précédemment, flécher correctement sur la figure 2.2 les tensions et les courants de tous les composants de ce montage.

    2.3.3 Sur les 3 mailles indiquées sur la figure 2.2 (vous pouvez identifier d’autres mailles), extraire la relation de tension dans chacune d’entre elles.

    Figure 2.2 : Schéma électrique N°2 à étudier à l’aide du logiciel de conception ISIS

    2.3.4 Proposer une loi générale sur les tensions pour une maille donnée.

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    2.4 Extraction de la loi d’Ohm : (30 min) Charger le dernier exemple de la figure 2.3 en parcourant le même chemin que précédemment en sélectionnant le fichier : « Loi_OHM.DSN ».

    Figure 2.3 : Schéma électrique N°3 à étudier à l’aide du logiciel de conception ISIS

    2.4.1 Positionner judicieusement l’ampèremètre ainsi que le voltmètre afin de relever le courant et la tension dans la résistance.

    2.4.2 Relever dans le tableau ci-dessous la valeur du courant et de la tension dans la résistance pour une tension du générateur variant de 0 à 10V par pas de 1V.

    GENE(V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    IR (A)

    UR (V)

    2.4.3 Tracer la courbe UR = fonction (IR) sur le papier millimétré de la figure 2.4

    Figure 2.4 : Graphe UR=fct(IR)

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    2.4.4 Quelle est la fonction de la courbe obtenue ? Donner sa forme littérale.

    2.4.5 A partir du graphe, extraire les paramètres de la fonction mathématique identifiée.

    2.4.6 Etablir la relation entre les paramètres de l’équation et la loi d’Ohm.

    Cadre de synthèse

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    Exercices supplémentaires pour les plus rapides et à la maison

    Exercice 1 : On considère le schéma de la figure 2.5. Remplissez le tableau 1 pour chaque cas.

    CAS N° VA= VB= VA-VB = I=

    1 1V 0V

    2 1V 5V

    3 1V -5V

    4 2V 5V

    5 2V -5V

    6 -1V 3V

    7 -1V -3V

    8 -1V 100mA

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