PROBLEMES RESOLUS SUR LES CIRCUITS ELECTRONIQUES HUBERT LUMBROSO RESUME C et ouvrage propose 93 problèmes consacrés aux circuits électriques tout complètement résolus. Les problèmes classés par ordre de difficulté croissante, ont été spécialement choisis que l'étudiant puisse ramener tout problème qui lui sera proposé à l'un des problèmes type de ce livre. C'est à l'élève des classes de mathématiques supérieures, dont à suit fidèlement le programme (B.O.E.N. 24 septembre 1987) que s’adresse cet ouvrage de même qu'a l’étudiant de 1er cycles universitaire scientifique . TABLE DES MATIERES Chapitre 1. I. II. III. IV. V. VI. Conductibilité et résistance éIectrique. Lois d'Ohm et de JouIe 1 Densités de charge et de courant. Intensité Relation entre i et E. Conductibilité. Mobilité Résistance et conductance. Résistance équivalente Force électromotrice et champ électromoteur Lois d'Ohm en régime permanent Puissance mise en jeu dans un circuit. Loi de Joule. Bilan énergétique 1 2 3 4 5 6 Problèmes Chapitre 2. I. II. 7 Circuits linéaires en régime continu. Lois de Kirchhoff. Théorèmes de Thévenin et Norton Méthodes d'analyse d'un réseau linéaire en régime continu Récepteurs polarisés et non polarisés Problèmes Chapitre 3. I. Il. III. IV. 63 63 65 66 Circuits line aires en régime sinusoïdal. Impédance. Puissance Impédance et admittance complexe. Réactance Lofs généraux des réseaux en régime sinusoÏdal force. Résonance Méthode d'analyse de réseaux en régime sinusoÏdal permanent Puissance en courant alternatif. Puissance complexe 131 131 132 134 136 Problèmes Chapitre 4. I. Il. Ill. IV. Circuits line aires en fréquence variable. Fonction de transfert. Filtres Fonction de transfert (ou transmittance). Gain. Décibel Représentation de Bode. Diagrammes asymptotique et réel Bande passante de filtres: fréquence de coupure à - 3 dB Fonction de transfert et diagramme de Bode des principaux circuits linéaires du premier ordre à deux éléments Problèmes Chapitre 5. I. II. Ill. IV. 219 219 220 222 222 224 Circuits en régime transitoire. Réponse à un échelon de tension ou de courant Eléments linéaires passifs: expressions des tensions et des intensités Equations générales des réseaux linéaires en régime lentement variable Aspect énergétique des régimes transitoires Réponse à un échelon de tension ou de courant Problèmes 299 299 300 301 302 304 TABLE DES PROBLEMES CHAPITRE 1. - Conductibilité et résistance électrique. Lois d'Ohm et de Joule 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. Densité de charge et densité de courant. Lois d'Ohm et de Joule Résistance équivalente de réseaux tétraédrique, octaédrique et grillage Résistance équivalente d'un réseau cubique Transformation triangle-étoile. Application Transformation étoile-triangle. Circuits en T en parallèle Conductivité électrique d'un métal. Mobilité Modèles de conduction électrique. Conductibilités statique et dynamique Conduction électrique et probabilités de chocs. Age moyen des porteurs Conductibilité d'un métal dans un champ magnétique B. Effet Hall Conduction dans le vide. Diode à électrodes planes Diode a vide à électrodes cylindriques Résistance d'une prise de terre. Conductivité du sol Résistance d'une couche mince sphérique Résistance de fuite d'un câble coaxial. Circuit équivalent Varistance. Stabilisation de tension. Résistances statique et dynamique Loi d'échauffement d'un conducteur par effet Joule Omètre magnétoélectrique. Utilisation optimale Contrôleur universel 7 9 12 16 19 23 26 30 32 35 37 40 42 44 48 51 56 59 CHAPITRE 2. - Circuits linéaires en régime continu. Lois de Kirchhoff. Théorèmes de Thévenin et Norton 1. 2. 3. 4 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Générateurs de tension et de courant. Caractéristique. Point de fonctionnement Stabilisation de courant. Batterie-tampon Voltamètre. Electrolyse invisible Analyse de réseaux par le théorème de Thévenin Réseau a résistance variable. Théorème de Thévenin Réseau dipolaire avec interconnexions: courants de maille et transformation D -star Analyse d'un réseau par a méthode de tension des nœuds Théorème de compensation. ApplIcation Matrice de transfert d'un quadripôle passif. Application a l'analyse d'un réseau Analyse d'un réseau par six méthodes. Théorème de Norton Montage potentiométrique. Mesure des f.e.m Pont de Wheatstone déséquilibre. Mesure de température Pont de Wheatstone generalise. Application Groupement optimal de générateurs. Adaptation. Rendement Moteur électrique. Puissance et rendement Résistance équivalente d'un réseau avec conducteur mobile. Puissance Dipôles électrocinétiques en parallèle. Relation de Millman. Puissance Diode a vide et en charge. Facteur de régulation Diode Zener. Point de fonctionnement. Stabilisation des tensions 66 69 71 74 77 80 85 87 89 93 99 102 106 111 113 116 120 124 127 CHAPITRE 3. - Circuits linéaires en régime sinusoÏdal. Impédance Puissance 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. Tension moyenne et efficace de signaux redresse, écrête et carre Surintensité a la fermeture d'un circuit R-L. Amplitude et déphasage maximum Circuits équivalents et facteur de qualité Circuits R-L et R-C en parallèle Circuit déphaseur Circuits équivalents au quartz piézoélectrique. Stabilisation des fréquences Réseau en régime sinusoÏdal: théorèmes de Thévenin et Norton Courants de maille Circuit R-L-C parallèle. Mesure de L. Circuit équivalent à de Norton Méthodes matricielles de tension des nœuds et de courant de maille Théorème de Thévenin Réseaux avec sources liées. Représentations de Thévenin et de Norton Représentation de Thévenin d'un réseau a 5 branches. Détermination d'une impédance complexe Adaptation d'impédance. Diagramme d'impédance. Puissance active. Rendement Puissance active et réactive. Facteur de puissance. Théorème de Boucherot. Méthode des trois ampèremètres Diagrammes d'admittance et d'intensité de circuits R-C.Puissance dissipée Résonance parallèle. Représentation de Fresnel. Diagramme d'admittance Mesures au pont en alternatif. Ponts de Nernst, de Maxwell et de Saut y Circuits résistant et inductif avec redresseur. Intensité moyenne Circuit capacitif avec redresseur. Facteur d'ondulation Bobines couplées. Mesures de M au pont. Circuit étoile équivalent Propagation de courants variables dans une ligne sans perte. Coup de foudre Ligne coaxiale avec pertes. Equation des télégraphistes 138 141 145 149 152 154 157 162164 170 175 178 182 186 190 195 198 203 208 211 215 CHAPITRE 4. - Circuits linéaires en fréquence variable. Fonction de transfert. Filtres 124 1. 2. 3. 4. 5. Fonction de transfert du type Représentation de Bode Fonction de transfert d’un filtre R-C passe haut. Diagrammes. Impédance d’entrée Fréquence de coupure à 3 dB d’un filtre chargé. Impédance d’entrée. Puissance Circuits R-C série et parallèle. Diviseur de tension compensé Réponse en fréquence d'un biporte (R, C) du 2e ordre. Fonction de transfert 227 231 235 238 du type 242 6. FonctIOn de transfert du type 7. 8. Réponse fréquentielle d'un filtre à retard de phase. Fonction de transfert du type Fonction de transfert d'un filtre [R//C, r]. Phase minimale. Diagrammes de Nyquist et de Bode Réseau déphaseur à trois cellules (R, C, r). Matrice et fonction de transfert 9. Diagramme de Bode 246 250 253 9. 10. Réseau déphaseur à trois cellules (R, C, r). Matrice et fonction de transfert Circuit de Wien. Gain maximum. Bande passante. Fonction transfert du type 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. de Transmittance d'un double circuit en T Transformation étoile- triangle. Diagramme de Nyquist Circuit R-L-C série. Bande passante. Gain. Diagramme des intensités et des tensions Circuit R-L-C parallèle. Réponse en fréquence. Facteur de surintensité Fonction de transfert de réseaux R-L-C. Filtrage. Fréquence de coupure à - 3 dB Couplages lâche et serre de circuits R-L-C accordés. Bande passante à- 3 dB Gain d'un amplificateur avec réaction. Condition d'oscillation Quadripôle : matrice de transfert. Impédance itérative. Filtre passe-bande Ligne infinie en alternatif. Filtrage 253 256 260 265 270 274 278 283 288 294 CHAPITRE 5. - Circuits en régime transitoire. Réponse Il un échelon de tension ou de courant 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. TOP Réponse d'un circuit R-C il un échelon de tension Régime transitoire il deux phases d'un circuit R-C Mesure d'une résistance élevée par la méthode de « perte de charge. Résistance de fuite Circuits R-C dérivateur et intégrateur. Application: bobine de Rogowsky Régimes transitoires de divers circuits R-C en série et en parallèle Régimes transitoires d'un circuit R-L-C série. Facteur de qualité. Bilan énergétique Régime transitoire d'un circuit R-L-C avec interrupteur en dérivation Circuit parallèle R-L.-C en régime libre. Energie électromagnétique Réseaux à deux mailles: régime transitoire Réponse d'un circuit inductif à un échelon de courant Réponse d'un circuit bouchon à un échelon de courant Réponse d'un circuit R-C à une impulsion rectangulaire. Puissance Régimes transitoires de circuits R-L en série et en parallèle Réponse d'un circuit capacitif à une impulsion en dent de scie et à un signal croissant exponentiellement Circuits L-C couples par une capacité ou une bobine. Modes propres. Loi de décharge Circuits L-C couples par inductance mutuelle. Modes propres. Couplages passif et actif Régime transitoire d'une dynamo Lampe au néon. Oscillations de relaxation. Application 304 307 310 313 317 322 328 331 334 338 341 345 349 353 358 362 366 370