- +

Points essentiels
• Le transformateur;
• La diode;
• Redresseur à simple alternance;
• Redresseur en pont;
• Tube à rayon X;
• Circuit d’alimentation d’un tube à rayon X;
• Tension triphasée;
Transformateur
• Un transformateur consiste
en 2 bobines
d’enroulements traversées
par le même flux
magnétique variable F.
• Le rapport des tensions est
égal au rapport du nombre
des enroulements entre le
primaire et le secondaire.
V1
V2
N1

N2
Exemple 1
Le primaire et le secondaire d’un transformateur ont 800 et 3600 tours respectivement.
Le primaire est connecté à une tension alternative maximale de 160 V .
Quelle sera la tension alternative maximale aux bornes du secondaire si le
transformateur est idéal? Si l’amplitude du courant au primaire est de 5 ampères,
quelle est cette amplitude au secondaire ?
Si V1/V2 = N1/N2 , alors isolons V2: V2 = V1N2/N1 =(160 V)(3600 trs)/(800 trs)= 720 V
Puisque I1/I2 =V2/V1 , isolons I2: I2 = V1I1/V2 = (160 V)(5 A)/(720 V)= 1,1 A.
La diode
Tube à vide avec deux électrodes
anode
froid
cathode
chaud
1) Électrode négative -- cathode

Émission thermoïonique e-
2) Électrode positive -- anode
Plaque
métallique (froide)
• Une diode sous la forme d’un
tube à vide est constituée d’un
filament chauffé émettant des
électrons (effet thermoïonique)
au voisinage de ce filament.
Une plaque conductrice,
l’anode, pourra attirer ces
électrons ou les repousser selon
que le potentiel de cette plaque
est positif ou négatif. La
cathode est une armature se
confondant parfois au support
du filament. La cathode est
généralement au même
potentiel que le filament
chauffé.
Fonctionnement de la diode
a) AC avec + sur anode & - sur cathode (valeur + AC)
 e- éjecté de la cathode vers anode = I
+
+
V
-
I
- - -- -- -
-
+
I
-
b) AC avec + sur cathode & - sur anode (valeur - AC)
 e- retourne vers le filament = pas de I
+
V
-
-
-- - ----
+
+
I
-
+
Redresseur à simple alternance
-

1 redresseur dans le circuit
Tension positive
I
+
+
-
-
Ie
+
V
-
Tension négative
+
+
-
I=0
+
V
I
Ie = 0
-
+
I
-
Redresseur en pont

4 redresseurs dans le circuit
I
+
+
V
I
-
-
L’avantage dans le pont de diodes est celui d’obtenir une tension redressée
deux fois plus grande aux bornes de la résistance par rapport aux autres redresseurs,
Processus de redressement

redresseurs placés dans un circuit pour convertir
le courant alternatif (AC) en courant continu (DC).

méthodes

Suppression de la portion négative AC
(Redresseur à simple
alternance)
+
V
+
I
-

-
Redressement de la portion négative AC (Redresseur en
pont)
+
V
-
+
I
-
Tube à rayon X
Tube à rayon X
Tungstène (Cible)
Électrons
Anode
tube de Pyrex
Cathode (filaments de tungstène chauffés expulsant
des électrons par effet thermoïonique)
Cathode
(+)
anode
(–)
10 V
électrons
cathode
4A
focusing cup
Filament de tungstène
La cathode est constituée d’un double filament uniquement pour avoir le choix entre 2 types
de rayonnement, l’un plus large et plus intense, l’autre, plus fin. Ces filaments de tungstène
ont une température de fusion très élevée (plus de 3400C) et peuvent supporter un courant
alternatif de 4 ampères produisant un grand nombre d’électrons accélérés vers l’anode pour
produire les rayons X.
Pour un rayonnement plus large
et plus intense
focusing cup
Pour un rayonnement plus fin
Cathode (suite)
1. Émission thermoïnique : Le filament de
tungstène doit atteindre une température
d’environ 22000 C pour éjecter des
électrons. La température du filament
augmente lorsque celui-ci est traversé par
le courant.
2. courant (mesuré en mA): nombre
d’électrons/s accéléré vers l’anode.
Anode
L’anode positive attire les électrons émis par la cathode.
Elle les absorbe et les retourne à la source de haute-tension.
N’oublions pas que la cathode et l’anode font partie d’un circuit
fermé produisant un courant d’électrons. L’anode constitue également
la cible produisant les rayons X; la différence de potentiel, V
et le gain d’énergie U = qV (q, charge élémentaire). Comme la source de
tension est alternative (AC) les électrons frappent la cible avec
une énergie variable.
Électrons
(+)
(–)
cathode
Tungstène
Cible
Rayons X
Anodes rotatives
Anode rotative:
7 mm
2 mm
•
Le fort impact des électrons sur l’anode produit
beaucoup de chaleur. Le mouvement rotatif de l’anode
augmente l’aire d’impact des électrons et répartit
l’énergie thermique produite sur une surface plus grande,
ce qui augmente la durée de vie du tube. Les électrons
sont absorbés par les atomes de tungstène. Suite à un
processus d’échange d’énergies entre les électrons et les
atomes, il en résulte des rayons X.
Circuit d’alimentation d’un tube à
rayon X
Console de contrôle
Transformateurs
Tube
Transformateur
•
•
Fournit une tension faible (~10V) pour le
filament et une haute tension (~150kV) pour le
tube cathode-anode
V1
N1
La loi des transformateurs: 
V2
~
N2
Gain: N2>N1
Enroulement
primaire
Diminution:
Enroulement
secondaire
V
N2 <N1
Exemple
Si un courant de 3 ampères est lu à l’ampèremètre fixé dans le circuit
du tube à rayons X, quel est le nombre d’électrons éjectés du filament
de ce tube à chaque seconde ?
Si la différence de potentiel moyenne entre la cathode et l’anode du tube
est de 40 kV, quelle est, en watts, la puissance du faisceau d’électrons
frappant l’anode?
Solution
I = N q d’où N = I/q = (3 A)/(1,6 x 10–19 C) = 1,9 x 1019 électrons/s.
La puissance est toujours donnée par le produit V I.
On a ici: V I = (40000 V)(3 A) = 120 kW.
Exercices suggérés
1801, 1803, 1804, 1806, 1807, 1809 et 1810.