L` invention de l`ampoule électrique, il y a près de 150 ans, a

L’ invention de l’ampoule électrique, il y a près de 150 ans,
a révolutionné le mode de vie des sociétés modernes.
Depuis, les ingénieurs ont utilisé des circuits électriques
dans une multitude d’applications, telles que les grille-
pain et les réfrigérateurs. Au fil des ans, les circuits se
sont perfectionnés à un point tel qu’ils peuvent mainte -
nant traiter les signaux électriques pour en extraire de
l’information. C’est l’univers de l’électronique, qui a donné
naissance aux micro-ordinateurs, aux baladeurs MP3 et
aux lecteurs de DVD. Quelles sont les composantes qui
permettent de construire des circuits électriques et élec-
troniques ? Quelles sont leurs fonctions ? Comment les
choisir et les assembler ? C’est ce que nous verrons dans
ce chapitre.
1729
Découverte des conducteurs
et des isolants électriques
1999
Lancement du baladeur MP3
à disque dur
1745
Mise au point du premier
condensateur électrique
1837
Premier télégraphe électrique
1861
Invention du four électrique
1874
Invention de l’ampoule
électrique
1887
Premier réseau électrique
à courant alternatif
1904
Invention de la diode
1929
Première théorie cohérente
sur les semi-conducteurs
1943
Premier ordinateur
électronique programmable
1947
Invention du transistor
1971
Premier microprocesseur
et premier micro-ordinateur
1979
Premières consoles portables
de jeux électroniques et
premiers téléphones portables
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L’ingénierie
électrique 14
SOMMAIRE
1. Qu’est-ce que l’ingénierie
électrique ?......................... 458
1.1 L’électricité et l’électronique... 458
1.2 Les circuits électriques ............... 459
Le courant continu et
le courant alternatif............... 460
1.3 Les fonctions électriques........... 462
2. La fonction
alimentation......................... 462
3. Les fonctions conduction,
isolation et
protection.............................. 464
3.1 La fonction conduction............... 464
Le circuit imprimé......................... 465
3.2 La fonction isolation .................... 466
3.3 La fonction protection................ 466
3.4 La résistance électrique ............. 467
4. La fonction commande........ 469
4.1 Les types d’interrupteurs.......... 470
5. La fonction
transformation
d’énergie................................ 471
6. Les composantes ayant
d’autres fonctions........ 473
6.1 Le condensateur............................. 473
6.2 La diode.............................................. 474
6.3 Le transistor ..................................... 475
6.4 Le relais............................................... 477
L
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n
o
l
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CHAPITRE 14
De nos jours, il serait inconcevable de vivre sans électricité. Une panne de
quelques heures suffit à prouver notre dépendance au réseau électrique. En
effet, l’électricité sert à l’éclairage, au chauffage et à la climatisation. Elle ali-
mente les appareils ménagers et les appareils électroniques, comme les télé -
viseurs, les téléphones portables et les ordinateurs.
La conception et le développement de tous ces objets et systèmes électriques
relèvent de l’ingénierie électrique, aussi appelée «génie électrique». Cette
science couvre un champ très vaste d’applications: elle porte autant sur les
systèmes de production, de transport et d’utilisation de l’énergie électrique
que sur les systèmes de communication et l’avionique.
L’ingénierie électrique comprend deux grands domaines: l’électricité et
l’élec tronique. Nous verrons la différence entre ces deux domaines dans la
section qui suit.
1Qu’est-ce que l’ingénierie
électrique ?
ST
STE
ATS
CONCEPTS DÉJÀ VUS
Composantes d’un système
Standards et représen ta -
tions (schémas, symboles)
Les réseaux électriques
sont conçus grâce à
l’ingénierie électrique.
14.1
Tous les dispositifs électriques, comme les fers à repasser, et électroniques,
comme les ordinateurs, fonctionnent à l’aide de
CIRCUITS ÉLECTRIQUES . La
prin cipale différence entre l’électricité et l’électronique réside dans la concep -
tion des composantes de ces circuits.
1.1
L’ÉLECTRICITÉ ET L’ÉLECTRONIQUE
ST
STE
ATS
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459
L’ingénierie électrique
Les composantes électroniques (diodes, transistors, etc.) sont fabriquées à
l’aide d’un matériau particulier, appelé «
SEMI - CONDUCTEUR » (le silicium
pour l’essentiel), au lieu des
CONDUCTEURS , métaux et alliages, utilisés
généra lement en électricité (le cuivre surtout).
Les composantes électroniques se distinguent par une miniaturisation très
poussée et des courants très faibles, alors que la plupart des composantes
électriques sont conçues pour faire fonctionner des circuits de plus forte
puissance, comme des moteurs électriques.
Dans les composantes électroniques, la conduction électrique peut être
commandée de manière plus fine que dans les composantes électriques.
C’est ce qui permet le traitement de l’information.
Malgré ces différences non négligeables, les composantes électroniques ne
dérogent pas aux lois générales de l’électricité.
Le travail sur des circuits d’ordinateur relève
du domaine de l’électronique.
14.3
L’installation du circuit électrique d’une maison
relève du domaine de l’électricité.
14.2
Un circuit électrique (ou électronique) consiste en un ensemble simple ou
complexe de conduc teurs et de composantes parcouru par un
COURANT
ÉLECTRIQUE
. La figure 14.4 présente un exemple de circuit électrique.
Comme le montre cette figure, le
SENS CONVENTIONNEL DU COURANT va de
la borne positive vers la borne négative. En réalité, les électrons se déplacent
dans le sens opposé (voir à la page 150).
1.2
LES CIRCUITS ÉLECTRIQUES
ST
STE
ATS
Voici un exemple
de circuit électrique
(à gauche) et son
schéma (à droite).
14.4
Fil électrique
Ampoule
Pile
Interrupteur
AmpoulePile
Sens conventionnel
du courant électrique
Interrupteur
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CHAPITRE 14
La figure 14.4 (à la page précédente) montre aussi le schéma du circuit illus-
tré. En fait, le schéma est à l’électricité ce que la partition est à la musique.
Il s’agit d’une représentation symbolique montrant l’assemblage des diverses
composantes formant un circuit électrique. On y emploie des symboles
conven tionnels pour représenter les composantes. Le tableau 14.5 indique
quelques-uns de ces symboles.
COMMENT DESSINER
UN SCHÉMA
Nom Symbole Nom Symbole
Quelques symboles de composantes de circuits électriques
14.5
Source de courant
continu
Dispositifs
de protection
(fusible, disjoncteur)
Source de courant
alternatif
Résistance ou appareil
consommant de
l’électricité
ou
ou ou
Pile électrique Ampoule
Condensateur
Cellule
photoélectrique
DiodeInterrupteur
Diode
électroluminescente
(DEL)
Prise de courant
Transistor
Fil électrique
Un courant continu est
un courant dans lequel
la circulation des
électrons se fait dans
un seul sens.
14.6
Courant continu
Le courant continu et le courant alternatif
Le courant électrique peut être continu ou alternatif. Tout dépend de la
façon dont les
ÉLECTRONS circulent dans le circuit.
Dans un courant continu (abréviation CC, ou DC, de l’anglais direct current),
les électrons se déplacent continuellement dans le même sens. Les piles et les
batteries sont des exemples de sources de courant continu.
Un COURANT CONTINU est un courant électrique dans lequel les
électrons se déplacent continuellement dans la même direction.
ST
STE
ATS
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