Cours d’électricité

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Cours d’électricité

Electrical Engineering · notes

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Cours d’électricité Circuits électriques en courant constant

Mathieu Bardoux

[email protected]

IUT Saint-Omer / Dunkerque Département Génie Thermique et Énergie

1re année

Objectifs du chapitre :

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

- Description des circuits électriques :

- Types de composants - Graphe du réseau

- Lois de Kirchoff :

- Loi des mailles - Loi des nœuds - Théorème de Millman

- Théorèmes fondamentaux :

- Théorème de superposition - Théorème de Thévenin - Théorème de Norton

- Notions sur les résistances : - Fonctionnement - Nomenclature - Associations

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

2 / 39

Circuit électrique

En reliant les bornes d’un générateur entre elles par un ou plusieurs matériaux conducteurs, on réalise un circuit fermé, dans lequel le courant électrique peut circuler.

Dans le cas contraire, le circuit est dit ouvert : un corps isolant (air, bakélite) interrompt le circuit, dans lequel le courant ne peut circuler. Pour ouvrir ou fermer un circuit, on utilise un interrupteur.

Circuit ouvert

Circuit fermé

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

3 / 39

Les composants du circuit

Le circuit électrique peut contenir un certain nombres d’appareils aux propriétés différentes : Générateurs : batteries, générateurs de tension, piles. . . Récepteurs : résistances, bobines, condensateurs. . . Appareils de mesure : voltmètres, ampèremètres, oscilloscopes. . . Appareils de sécurité : disjoncteurs, fusibles. . . Appareils de manœuvre : inverseurs. . .

Appareil de mesure

Récepteur

A

r u e t p e c é R

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

4 / 39

Générateur

Dipôles polarisés, dipôles non polarisés

Appareils polarisés Ils ont une borne ⊕ (souvent rouge) et une

borne (cid:9) (souvent bleue ou verte) de polarités indépendantes du sens du courant. Exemple : piles et accumulateurs. L’intensité qui les traverse peut être positive ou négative. Ainsi, ils fonctionnent en électromoteurs si le sens conventionnel du courant sort par la borne ⊕, et en contre-électromoteur si le sens conventionnel du courant sort par la borne (cid:9).

Appareils non polarisés En l’absence de courant, ils sont aussi

appelés récepteurs véritables. Exemples : moteurs, électrolyseurs. Ils se polarisent si un courant les traverse, et ne fonctionnent qu’en électromoteurs.

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

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Cours d’électricité

1re année

5 / 39

e

h

c

n

a

r

b

nœud

maille

Nœuds et mailles d’un circuit

Un réseau électrique est constitué d’un ensemble de dipôles linéaires ; ceux-ci sont reliés par des fils de résistance négligeable. Le réseau est formé de branches, reliées entre elles par des nœuds, et formant des mailles. L’ensemble est appelé graphe du réseau. - plusieurs dipôles reliés en série constituent une branche ; - un point du réseau relié à trois branches au moins est appelé

nœud ;

- une maille est un parcours fermé, constitué de branches et ne

passant qu’une seule fois par un nœud donné.

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

6 / 39

nœud

maille

Nœuds et mailles d’un circuit

Un réseau électrique est constitué d’un ensemble de dipôles linéaires ; ceux-ci sont reliés par des fils de résistance négligeable. Le réseau est formé de branches, reliées entre elles par des nœuds, et formant des mailles. L’ensemble est appelé graphe du réseau. - plusieurs dipôles reliés en série constituent une branche ; - un point du réseau relié à trois branches au moins est appelé

nœud ;

- une maille est un parcours fermé, constitué de branches et ne

passant qu’une seule fois par un nœud donné.

e h c n a r b

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

6 / 39

maille

Nœuds et mailles d’un circuit

Un réseau électrique est constitué d’un ensemble de dipôles linéaires ; ceux-ci sont reliés par des fils de résistance négligeable. Le réseau est formé de branches, reliées entre elles par des nœuds, et formant des mailles. L’ensemble est appelé graphe du réseau. - plusieurs dipôles reliés en série constituent une branche ; - un point du réseau relié à trois branches au moins est appelé

nœud ;

- une maille est un parcours fermé, constitué de branches et ne

passant qu’une seule fois par un nœud donné.

nœud

e h c n a r b

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

6 / 39

Nœuds et mailles d’un circuit

Un réseau électrique est constitué d’un ensemble de dipôles linéaires ; ceux-ci sont reliés par des fils de résistance négligeable. Le réseau est formé de branches, reliées entre elles par des nœuds, et formant des mailles. L’ensemble est appelé graphe du réseau. - plusieurs dipôles reliés en série constituent une branche ; - un point du réseau relié à trois branches au moins est appelé

nœud ;

- une maille est un parcours fermé, constitué de branches et ne

passant qu’une seule fois par un nœud donné.

e h c n a r b

nœud

maille

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

6 / 39

Réq

On peut représenter ces deux résistances comme une seule résistance

équivalente. Dans le cas d’une association série, la résistance

équivalente est égale à la somme des résistances :

Réq = R1 + R2

Association en série, résistance équivalente

Lorsque plusieurs composants sont placés sur une même branche du circuit, on dit qu’ils sont placés en série. Dans ce circuit par exemple, les deux résistances sont placées en série :

R1

R2

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

7 / 39

Association en série, résistance équivalente

Lorsque plusieurs composants sont placés sur une même branche du circuit, on dit qu’ils sont placés en série. Dans ce circuit par exemple, les deux résistances sont placées en série :

R1

R2

Réq

On peut représenter ces deux résistances comme une seule résistance équivalente. Dans le cas d’une association série, la résistance équivalente est égale à la somme des résistances :

Réq = R1 + R2

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

7 / 39

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Publicité

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Association en série, pont diviseur de tension

Plusieurs résistances associées en série constituent ce qu’on appelle un pont diviseur de tension.

R1

U1

U

R2

U2

Une chute de tension apparaît dans chacun des dipôles successifs. Cette chute de tension est proportionnelle à la tension appliquée au pont (U). Elle est proportionnelle à la résistance du dipôle, et inversement proportionnelle à la résistance totale du pont. Ici :

U1 = U ·

R1 R1 + R2

; U2 = U ·

R2 R1 + R2

Remarque : U1 + U2 = U

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Cours d’électricité

1re année

8 / 39

Réq

On peut représenter ces deux résistances comme une seule résistance

équivalente. Dans le cas d’une association parallèle, la conductance

équivalente est égale à la somme des conductance :

Géq = G1 + G2 ⇔

1

Réq

=

+

1

R1

1

R2

où la conductance G est l’inverse de la résistance : G =

1

R

Association en parallèle, résistance équivalente

Lorsque des composants sont placés sur des branches du circuit reliant deux mêmes nœuds, on dit qu’ils sont placés en parallèle, ou en dérivation. Ici, deux résistances placées en parallèle :

R1

R2

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

9 / 39

Association en parallèle, résistance équivalente

Lorsque des composants sont placés sur des branches du circuit reliant deux mêmes nœuds, on dit qu’ils sont placés en parallèle, ou en dérivation. Ici, deux résistances placées en parallèle :

R1

R2

Réq

On peut représenter ces deux résistances comme une seule résistance équivalente. Dans le cas d’une association parallèle, la conductance équivalente est égale à la somme des conductance :

Géq = G1 + G2 ⇔

1 Réq

=

1 R1

+

1 R2

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

où la conductance G est l’inverse de la résistance : G =

1 R

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

9 / 39

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Association en parallèle, pont diviseur de courant

Plusieurs résistances associées en parallèle constituent ce qu’on appelle un pont diviseur de courant.

I

R1

R2

I1

I2

Le courant qui traverse chacune des branches est proportionnel au courant injecté dans le diviseur (I). Elle est proportionnelle à la résistance de l’autre branche, et inversement proportionnelle à la résistance totale du pont :

I1 = I ·

R2 R1 + R2

; I2 = I ·

R1 R1 + R2

Remarque : I1 + I2 = I

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

10 / 39

Lois des nœuds

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Loi des nœuds La somme algébrique des courants entrant dans un nœud est égale à la somme algébrique des courants qui en sortent.

Cette loi exprime la conservation de la charge dans un circuit électrique.

i1

i2

i3

i1 = i2 + i3

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Cours d’électricité

1re année

11 / 39

A

Appliquons la loi des nœuds au point A :

Ig = IR + IL ⇒ IL = Ig − IR

IL = 0,2 A

Loi des nœuds : exemple d’application

IR

A

R1

IL

Une lampe et une résistance R1 sont branchées en parallèle sur un générateur de courant, déli- vrant une intensité Ig = 0,5 A. Un ampèremètre mesure le cou- rant IR = 0,3 A traversant la ré- sistance. Comment trouver IL ?

Ig

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

12 / 39

Loi des nœuds : exemple d’application

A

IR

A

Ig

R1

IL

Une lampe et une résistance R1 sont branchées en parallèle sur un générateur de courant, déli- vrant une intensité Ig = 0,5 A. Un ampèremètre mesure le cou- rant IR = 0,3 A traversant la ré- sistance. Comment trouver IL ?

Appliquons la loi des nœuds au point A :

Ig = IR + IL ⇒ IL = Ig − IR

IL = 0,2 A

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

12 / 39

UTotale

La tension aux bornes des branches vaut alors :

UTotale =

N

P

n=1

UnGn

N

P

n=1

Gn

Théorème de Millman

Considérons N branches parallèles, comprenant chacune un générateur de tension parfait en série avec une résistance :

R1

R2

R3

R4

RN

U1

U2

U3

U4

UN

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

13 / 39

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Théorème de Millman

Considérons N branches parallèles, comprenant chacune un générateur de tension parfait en série avec une résistance :

R1

R2

R3

R4

RN

UTotale

U1

U2

U3

U4

UN

La tension aux bornes des branches vaut alors :

UTotale =

N P n=1 N P n=1

UnGn

Gn

Publicité

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

13 / 39

Lois des mailles

Loi des mailles La somme algébrique des différences de potentiel le long d’une maille d’un circuit est nulle.

Cette loi exprime la conservation de l’énergie dans un circuit électrique. Une des conséquences de la loi des mailles est la suivante : dans un circuit série, la somme des chutes de tension entre les bornes des résistances est égale à la tension appliquée.

V1

V2

U1 + U2 = Ug

Ug est la tension appliquée aux bornes du générateur, U1 et U2 les chutes de tension aux bornes de la lampe et du poten- tiomètre.

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Vg

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

14 / 39

La loi d’Ohm nous permet d’écrire U1 = R1I et UL = RLI.

Par conséquent : U1 = ULR1

RL

Appliquons la loi des mailles sur l’unique maille du

circuit :Ug = UL + U1 = UL + ULR1

= R1+RL

RL

UL.

RL

D’où nous tirons finalement :

UL =

RL

Ug

R1 + RL

Loi des mailles : exemple d’application

R1

U1

RL

UL

I

Ug

Une lampe de résistance RL et une ré- sistance R1 sont branchées en série sur un générateur de tension, délivrant une tension Ug = 12 V. Comment calculer la chute de tension dans la lampe, UL ?

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

15 / 39

Appliquons la loi des mailles sur l’unique maille du

circuit :Ug = UL + U1 = UL + ULR1

= R1+RL

RL

UL.

RL

D’où nous tirons finalement :

UL =

RL

Ug

R1 + RL

Loi des mailles : exemple d’application

RL

UL

I

R1

U1

Une lampe de résistance RL et une ré- sistance R1 sont branchées en série sur un générateur de tension, délivrant une tension Ug = 12 V. Comment calculer la chute de tension dans la lampe, UL ?

Ug

La loi d’Ohm nous permet d’écrire U1 = R1I et UL = RLI. Par conséquent : U1 = ULR1 RL

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

15 / 39

D’où nous tirons finalement :

UL =

RL

Ug

R1 + RL

Loi des mailles : exemple d’application

RL

UL

I

R1

U1

Une lampe de résistance RL et une ré- sistance R1 sont branchées en série sur un générateur de tension, délivrant une tension Ug = 12 V. Comment calculer la chute de tension dans la lampe, UL ?

Ug

La loi d’Ohm nous permet d’écrire U1 = R1I et UL = RLI. Par conséquent : U1 = ULR1 RL Appliquons la loi des mailles sur l’unique maille du circuit :Ug = UL + U1 = UL + ULR1 RL

= R1+RL

UL.

RL

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

15 / 39

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Loi des mailles : exemple d’application

RL

UL

I

R1

U1

Une lampe de résistance RL et une ré- sistance R1 sont branchées en série sur un générateur de tension, délivrant une tension Ug = 12 V. Comment calculer la chute de tension dans la lampe, UL ?

Ug

La loi d’Ohm nous permet d’écrire U1 = R1I et UL = RLI. Par conséquent : U1 = ULR1 RL Appliquons la loi des mailles sur l’unique maille du circuit :Ug = UL + U1 = UL + ULR1 RL D’où nous tirons finalement :

= R1+RL

UL.

RL

UL =

RL R1 + RL

Ug

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

15 / 39

Théorème de superposition

Théorème de superposition

Dans un réseau électrique linéaire, le courant (ou la tension) dans une branche quelconque est égal à la somme algébrique des courants (ou des tensions) obtenus dans cette branche sous l’effet de chacune des sources indépendantes prise isolément, toutes les autres ayant été remplacées par leur résistance interne.

L’énoncé de ce théorème est à connaître par cœur.

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

16 / 39

Théorème de Thévenin

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Théorème de Thévenin On peut remplacer tout circuit linéaire, qui alimente par les bornes A et B un dipôle D, par un générateur de tension idéal en série avec une résistance RTh.

La fem ETh du générateur est égale à la ddp mesurée entre A et B quand le dipôle D est débranché.

La résistance RTh est égale à la résistance mesurée entre A et B quand le dipôle D est débranché et que les générateurs sont remplacés par leurs résistances internes.

L’énoncé de ce théorème est à connaître par cœur.

Le théorème de Thévenin est à privilégier lorsqu’on s’intéresse à des dipôles en série.

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

17 / 39

Théorème de Thévenin : exemple d’application

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Déterminer l’équivalent de Thévenin du « dipôle » AB :

E1

R1

E3

R2

A

R3

B

E2

1re étape Lorsque le dipôle AB est débranché, à vide, le courant est nul : I = 0. La force électromotrice totale aux bornes du dipôle vaut alors :

ETh = E1 − E2 + E3

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

18 / 39

Théorème de Thévenin : exemple d’application

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

2e étape Lorsque les générateurs E1, E2 et E3 sont remplacées par leurs résistances internes (qui sont nulles pour des générateurs de tension idéaux), on obtient le graphe suivant : R1

R3

R2

A

B

La résistance équivalente de ces résistances placées en parallèle vaut RTh = R1 + R2 + R3.

Bilan Le graphe AB est équivalent au dipôle de Thévenin suivant :

ETh

A

RTh

B

Publicité

Avec RTh = R1 + R2 + R3 et ETh = E1 − E2 + E3.

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

19 / 39

Théorème de Norton

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Théorème de Norton On peut remplacer tout circuit linéaire, qui alimente par les bornes A et B un dipôle D, par un générateur de courant idéal en parallèle avec une résistance RN.

L’intensité IN du générateur est égale au courant de court-circuit entre A et B quand le dipôle D est débranché.

La résistance RN est égale à la résistance mesurée entre A et B quand le dipôle D est débranché et que les générateurs sont remplacés par leurs résistances internes.

L’énoncé de ce théorème est à connaître par cœur.

Le théorème de Norton est à privilégier lorsqu’on s’intéresse à des dipôles en parallèle.

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

20 / 39

Théorème de Norton : exemple d’application

Déterminer l’équivalent de Norton du « dipôle » AB :

B

A

I1

R1

I2R2

I3

R3

1re étape Lorsqu’on place les pôles A et B en court-circuit, la tension aux bornes du dipôle est nulle.Il n’y a donc aucun courant à travers les trois résistances du circuit. Le courant de court-circuit est donc égal à :

IN = I1 + I2 + I3

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

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Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Théorème de Norton : exemple d’application

2e étape Lorsque les trois générateurs de courant idéaux sont remplacés par leurs résistances internes (qui sont infinies pour des générateurs de courant idéaux), on obtient le graphe :

R1

R2

R3

B

A

RN est équivalente aux trois résistances R1, R2 et R3, placées en parallèle :

1 RN

=

+

1 R1

1 R1

+

1 R1

Bilan Le dipôle équivalent de Norton est donc le suivant :

I1

R1

B

A

avec IN = I1 + I2 + I3 1 + R −1 et RN = (R −1

2 + R −1

3 )−1.

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Conversion Thévenin-Norton

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Il est possible de convertir un circuit de Thévenin en circuit de Norton, et ce de manière simple.

Pour passer de Thévenin à Norton, on écrit :

RN = RTh,

IN = ETh/RTh

Pour passer de Norton à Thévenin, on écrit :

RTh = RN, ETh = INRN

À retenir :

- la résistance équivalente n’est pas modifiée ;

- la tension de Thévenin est reliée à l’intensité de Norton par une

formule semblable à la loi d’Ohm.

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Nomenclature des résistances

La résistance est un élément essentiel des circuits électriques. Très courant, il permet entre autres de réguler la tension d’un circuit.

C’est pourquoi il est essentiel de pouvoir déterminer de manière standard et rapide les caractéristiques d’une résistance.

Pour cette raison, les résistances portent toutes le même code de couleurs, qui permet de lire leurs propriétés.

Ce code est régi par la norme internationale CEI 60757.

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

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Nomenclature des résistances : règles

La résistance d’un composant est indiqué à l’aide d’un système d’anneaux. Une résistance porte 4 anneaux de couleurs. Les trois premiers anneaux indiquent la résistance du composant. Le quatrième anneau indique la tolérance, c’est à dire l’incertitude du constructeur, sur la valeur de cette résistance.

La couleur de chaque anneau correspond à un nombre :

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

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1er chiffre2ème chiffreMultiplicateurToléranceNomenclature des résistances : règles

La résistance du composant est indiquée en utilisant le code couleur suivant :

Couleur Premier chiffre Deuxième chiffre Multiplicateur Noir Marron Rouge Orange Jaune Vert Bleu Violet Gris Blanc

100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

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Nomenclature des résistances : règles

La tolérance sur la résistance du composant est indiquée en utilisant le code couleur suivant :

Couleur Tolérance Marron Rouge Vert Bleu Violet Gris Or Argent Néant

1% 2% 0,5% 0,25% 0,1% 0,05% 5% 10% 20%

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

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Lecture de la résistance : Noir=0 ;Marron=1 ;Noir=×100

⇒ R = 01 · 100 = 1 Ω

Nomenclature des résistances : exemples

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

28 / 39

Nomenclature des résistances : exemples

Lecture de la résistance : Noir=0 ;Marron=1 ;Noir=×100

⇒ R = 01 · 100 = 1 Ω

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorème de Thévenin

Théorème de Norton

Compléments sur les résistances

Nomenclature

Résistance d’un fil

Coefficient de température

Associations de résistances

Pont de Wheatstone

Théorème de Kennelly

Mathieu Bardoux (IUT GTE)

Cours d’électricité

1re année

28 / 39

Lecture de la résistance : Noir=0 ;Marron=1 ;Orange=×103

⇒ R = 01 · 103 = 1 kΩ

Nomenclature des résistances : exemples

Circuit électrique

Composants

Graphe du circuit

Lois de Kirchhoff

Loi des nœuds

Théorème de Millman

Loi des mailles

Théorèmes

Théorème de superposition

Théorèm