Session automne 2013 GPA220 – ANALYSE DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 1

Responsable(s) du cours :

Rachid Aissaoui, ing., Ph.D.

Crédits : 3

GPA220 ANALYSE DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES Préalable(s) : Aucun

PLAN DE COURS – SESSION AUTOMNE 2013

1. Coordonnées de l’enseignant

Groupe 01: Vincent Duchaine, ing.jr., Ph.D. (Vincent.Duchaine@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours

Acquérir des notions élémentaires sur l'analyse des circuits électriques en se basant sur des problèmes concrets. Définitions et lois de base. Circuits résistifs. Amplificateur opérationnel. Inductance et capacité. Circuits en courant alternatif. Réponses transitoires et en fréquence des circuits. Séances de laboratoire axées sur l'utilisation de logiciels d'analyse de circuits et l'application des théories.

3. Objectifs spécifiques du cours

Mieux comprendre les principes des grandeurs utilisées en électricité (tension, courant, puissance,…) et les lois physiques reliant ces grandeurs (loi d'Ohm, lois de Kirchoff);

Comprendre le fonctionnement des composantes utilisées dans les circuits électriques (résistance, condensateur, bobine,...);

Maîtriser les méthodes d'analyse des circuits (branches, noeuds, mailles); Assimiler les théorèmes de base d’analyse des circuits (proportionnalité,

superposition, Thévenin, Norton); Introduire aux techniques de conception et de simulation de circuits électriques à

l’aide du progiciel de CAO électrique PSPICE; 4. Stratégies pédagogiques utilisées

39 heures de cours 36 heures de laboratoire 9 heures de travail personnel par semaine Trois heures de cours magistral par semaine. De nombreuses applications seront

étudiées en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées au cours.

Trois heures de laboratoire par semaine pour appliquer la théorie étudiée.

École de technologie supérieure Département de génie de la production automatisée

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5. Contenu du cours

Date Contenus traités dans le cours Heures

1

Notions fondamentales et lois des circuits électriques • Variables électriques • Convention passive des signes • Source de courant, source de tension • Résistance, loi d’Ohm • Lois de Kirchhoff Conservation de la puissance

3

2

Simplification des circuits • Instruments de mesure • Conception assistée par ordinateur • Simplification de résistances • Diviseur de tension • Diviseur de courant • Transformation de sources

3

3

Technique d’analyse des circuits électriques • Circuit planaire / non planaire • Terminologie des circuits planaires • Approche systématique • Méthode des nœuds avec sources indépendantes et

dépendantes • Méthode des mailles avec source indépendantes et

dépendantes • Cas spéciaux

3

4

Propriétés et théorèmes de base des circuits linéaires • Théorème de Thévenin / Norton avec sources

indépendantes et dépendantes • Transfert maximal de puissance • Théorème de superposition

3

5

Amplificateur opérationnel (partie 1) • Historique • Les bornes et le symbole de l’ampli-op • Tensions et courants dans un ampli-op • Fonction de transfert et équations • Ampli-op idéal

3

6

Amplificateur opérationnel (partie 2) • Circuits standards avec ampli-op

3

7 EXAMEN INTRA 3

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8

Inductance et condensateur • Inductance • Condensateur • Combinaisons série-parallèle

3

9

Systèmes de premier ordre (partie 1) • Définition • Réponse naturelle vs réponse à l’échelon • Réponse naturelle d’un circuit RL

3

10

Systèmes de premier ordre (partie 2) • Réponse naturelle d’un circuit RC • Réponse à l’échelon d’un circuit RL • Réponse à l’échelon d’un circuit RC

3

11

Systèmes de deuxième ordre • Réponse naturelle d’un circuit RLC parallèle • Réponse à l’échelon d’un circuit RLC parallèle • Réponse naturelle d’un circuit RLC série • Réponse à l’échelon d’un circuit RLC série

12

Régime permanent sinusoïdal • Révision des nombres complexes • Source sinusoïdale • Les phaseurs • Impédance complexe • Analyse de circuits en régime permanent sinusoïdal

3

13 Révision 3 Total 39

6. Laboratoires ou travaux pratiques

Date Description Heures 1 Lab 1 Mesure électrique 2 2 TP 1 Exercice en classe 2 3 Quiz 1 + Lab 2 Diviseur de tension et de courant 2 4 Lab 3 Théorème de Thévenin et conception d'interface 2 5 TP2 Exercice en classe 2 6 Lab 4 Introduction à l'amplificateur opérationnel 2 7 Quiz 2 + Lab 5 Introduction au générateur de fonctions et à

l'oscilloscope, retour sur l'intra 2

8 TP3 Exercice en classe 2 9 Lab 6 Formes d'ondes exponentielles 2

10 Quiz 3 + TP4 Exercice en classe 2 11 Lab 7 Analyse de la réponse à un échelon 2 12 TP4 Exercices en classe (+ Révision) 2

Total 24

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7. Utilisation d’outils d’ingénierie

Oscilloscope, générateur de fonctions, circuits passifs et actifs

8. Évaluation

Activité Description %

Laboratoire

Manipulations au laboratoire. L’évaluation se base sur le rapport remis une semaine après l’expérimentation et la présence de l’étudiant. La présence est obligatoire.

25

Quiz Examen individuel théorique de 15 minutes. Il s’agit de questions simples sur la matière vue au cours d’avant.

10

Intra Examen individuel théorique de 3 h couvrant la matière des cours 1 à 6

30

Final

Examen individuel théorique de 3h couvrant la matière de toute la session. Une moyenne de 50 % aux deux examens combinés est nécessaire pour réussir le cours.

35

Retard de remise d’un travail

Utilisation d’appareils électroniques

9. Documentation obligatoire

NILSSON, J. W. et S.A. RIEDEL. Introductory Circuits for Electrical and Computer Engineering, Prentice Hall, 2002.

AISSAOUI, R., Cahier d’instruction pour les laboratoires : Analyse des circuits électriques, révisé décembre 2002.

10. Ouvrages de référence

IRWIN, J.D. (2002). Basic Engineering Circuit Analysis, 7e éd., John Wiley. DORF, R.C. et J.A. SVOBODA (2001). Introduction to Electric Circuits, 5e éd., John

Wiley. JOHNSON, D.E., J.R. JOHNSON, J.L. HILBURN et P.D. SCOTT (1997). Electric Circuit

Analysis, 3e éd., Prentice Hall. THOMAS, R.E. et A.J. ROSA (2004). The Analysis and Design of Linear Circuits –

Laplace Early, 4e éd., John Wiley.

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GPA220 – ANALYSE DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES

ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours

• Responsable(s) du cours : Rachid Aissaoui, ing., Ph.D. • Coordonnées de l’enseignant :

Groupe 01: Vincent Duchaine, ing.jr., Ph.D. (Vincent.Duchaine@etsmtl.ca) • Préalables :

Aucun • Crédits : 3

2. Descriptif officiel du cours

Acquérir des notions élémentaires sur l'analyse des circuits électriques en se basant sur des problèmes concrets. Définitions et lois de base. Circuits résistifs. Amplificateur opérationnel. Inductance et capacité. Circuits en courant alternatif. Réponses transitoires et en fréquence des circuits. Séances de laboratoire axées sur l'utilisation de logiciels d'analyse de circuits et l'application des théories.

3. Répartition des unités d’agrément du BCAPG

Maths Sciences

naturelles

Études complémen-

taires Science du

génie Conception

en ingénierie Total

0,0 21,6 0,0 21,6 21,6 64,8

4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées 5. Évaluation

Activité Description %

Laboratoire

Manipulations au laboratoire. L’évaluation se base sur le rapport remis une semaine après l’expérimentation et la présence de l’étudiant. La présence est obligatoire.

25

Quiz Examen individuel théorique de 15 minutes. Il s’agit de questions simples sur la matière vue au cours d’avant.

10

Intra Examen individuel théorique de 3 h couvrant la matière des cours 1 à 6

30

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Final

Examen individuel théorique de 3h couvrant la matière de toute la session. Une moyenne de 50 % aux deux examens combinés est nécessaire pour réussir le cours.

35

Absence à un examen

Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Plagiat et fraude

Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Cycles-sup/Realisation-etudes/Citer-pas-plagier