a - description de circuits electriques - Univ

1
A - DESCRIPTION DE CIRCUITS
ELECTRIQUES
A - I - CONSTITUTION D'UN CIRCUIT ELECTRIQUE
Deux conditions sont nécessaires pour parler de circuit électrique :
- la présence d'une source de tension ou générateur
- le fait que les deux bornes de ce générateur soient reliées par
l'intermédiaire d'autres éléments ou composants du circuit et que cette
liaison forme au moins une boucle fermée, d'où le nom de circuit.
Pour représenter schématiquement ce circuit, on utilise d'une représentation
normalisée pour chaque composant.
Exemple : le schéma 1 ci-dessous représente le circuit électrique d'une lampe de poche
qui est composé d'une seule boucle : une pile, un interrupteur et une lampe reliés par des
fils.
Le schéma 2 représente lui un montage potentiométrique, souvent utilisé pour ajuster des
tensions. Ce montage comporte plus d'une boucle : un générateur de tension sinusoïdale
alimente un potentiomètre ajustant une tension aux bornes d'une résistance, tension
mesurée par un voltmètre.
A - II - LES MAILLES
On définit une maille comme un chemin fermé que l'on peut suivre en
partant d'un point quelconque d'un circuit électrique et en y revenant
après avoir traversé plusieurs composants.
On peut ainsi définir plusieurs mailles dans un circuit et deux mailles seront
considérées comme différentes si les composants qu'elles contiennent sont
différents.
Schéma 1 Schéma 2

2
Exemple : Les schémas précédents étant repris, on repère par des lettres les bornes des
composants.
Schéma 1 : on constate que quel que soit le point de départ, tous les chemins fermés,
ABCDEFA ou CDEFABC ou EFABCDE ou BCDEFAB etc., sont identiques puisqu'ils
contiennent toujours les mêmes trois composants. On en déduit que ce circuit est
composé d'une seule maille.
Schéma 2 : ici plusieurs mailles peuvent être différenciées :
la maille ABCDA qui contient le générateur et le potentiomètre dans son
ensemble,
la maille ABCEFGDA qui contient le générateur, une partie du potentiomètre et la
résistance,
la maille FHIGF qui contient la résistance et le voltmètre,
la maille EFGDE qui contient une partie du potentiomètre et la résistance
et d'autres mailles encore.
A - III - LES POINTS EQUIVALENTS
Dans un circuit, on considère comme étant équivalents les points reliés
entre eux uniquement par un fil.
Cette notion d'équivalence correspond au fait que l'on considère
comme négligeable la différence de potentielle entre deux extrémités
d'un fil par rapport à la différence de potentielle qui existe entre les
extrémités d'un composant.
On en conclut que des points équivalents sont au même potentiel.
Exemple :
Schéma 1 : sont équivalents les points B et C, les points D et E, ou encore les points F et
A.
V
B
= V
C
V
D
= V
E
V
F
= V
A
Cas particulier de l'interrupteur fermé : un interrupteur fermé peut être assimilé à un fil.
Quand le circuit est donc fermé, on vérifie aussi que :
V
B
= V
C
= V
D
= V
E
Schéma 2 : sont équivalents les points B et C, les points E, F et H, les points A, D, G et I.
V
B
= V
C
V
E
= V
F
= V
H
V
A
= V
D
= V
G
= V
I
Schéma 1 Schéma 2
B
A
C
D
E
F
B
A
C
D
E
F
G
H
I

3
Il est toujours possible de refaire le schéma d'un circuit en regroupant les points
équivalents en un seul point.
Exemple : le schéma 2-bis ci-dessous est identique au schéma 2, c'est à dire qu'il
représente le même circuit électrique.
A - IV - LES NOEUDS
On définit un nœud comme un point de jonction entre plusieurs fils
d'un circuit qui conduisent directement au moins vers 3 composants
différents.
Il est usuel de donner un nom de lettre à un nœud.
Exemple : Si on reprend à nouveau les schémas 1 et 2, on constate que :
il n'y a pas de nœud dans le premier circuit puisque qu'il n'y a pas de croisement
de fil,
il y a trois nœuds qui apparaissent sur le schéma 2 : F qui conduit au
potentiomètre, à la résistance et au voltmètre, G et D qui conduisent tous deux au
potentiomètre, à la résistance, au voltmètre et au générateur. Tout comme
précédemment pour les points, on dira que les nœuds G et D sont équivalents
puisqu'ils conduisent aux mêmes bornes des mêmes composants.
Le schéma 2-bis met bien en évidence la différence entre point et nœud. Les noeuds sont
A et E sur ce nouveau schéma, alors que B n'est qu'un point puisqu'il conduit directement
uniquement vers le générateur et le potentiomètre.
A - V - LES ASSOCIATIONS DE COMPOSANTS
Deux dipôles peuvent être associés de deux façons :
- en série s'ils sont parcourus par le même courant,
- en parallèle s'ils ont la même tension à leurs bornes.
Schéma 2-bis
A
B
E

4
Exemple : dans ces portions de circuit, la lampe et la résistance sont branchées en série,
le même courant I les traverse.
La diode zener et la résistance sont branchées en parallèle parce qu'elles ont la même
tension U
AB
à leurs bornes.
Il faut noter que deux éléments en série ne sont pas nécessairement
côte à côte.
Exemple : l'ampèremètre et la lampe sont en série (traversés par le même courant) bien
que séparés par un ensemble de deux autres éléments en parallèle.
ATTENTION :la même portion de circuit, représentée ci-dessous de façon légèrement
différente mais tout aussi correcte, pourrait laisser croire que la résistance est en série
avec l'ampèremètre et la lampe, mais c'est faux !
Dans la résistance, il ne passe pas le même courant I que dans les deux autres, à cause
du nœud A où le courant se divise et du nœud B où il se recompose (tout comme le
courant d'une rivière se partage en deux bras autour d'une île pour se reformer ensuite !).
Il faut également noter que l'ensemble en parallèle voltmètre et
résistance forme un tout dans lequel le courant I entre en A et ressort
en B. On dira donc que tout cet ensemble parallèle est en série avec
l'ampèremètre et la lampe.
Il existe évidemment des possibilités d'associations dites mixes qui combinent les
deux précédentes.
I
UAB
A
B
I
UAB
A
B
I I
I
UAB
I I
A
B

5
Exemple : dans cette portion de circuit :
deux résistances en série forment un ensemble en parallèle d'une diode,
un second ensemble, constitué des résistances et de la diode en parallèle,
est en série avec l'ampèremètre.
Mais, dans cette portion de circuit, une résistance seule n'est pas branchée en parallèle
de la diode et bien sûr elle n'est pas non plus en série avec l'ampèremètre.
Enfin, dans certains montages, des composants peuvent n'être ni en série ni en
parallèle entre eux comme dans l'exemple de la portion de circuit représentée ci-
dessous où A et C sont des nœuds puisque reliés à d'autres composants non
représentés.
Vous pouvez faire les applications directes n° 1 à
Vous pouvez faire les applications directes n° 1 à Vous pouvez faire les applications directes n° 1 à
Vous pouvez faire les applications directes n° 1 à 2
22
2 que
que que
que
vous trouverez dans le document «
vous trouverez dans le document «vous trouverez dans le document «
vous trouverez dans le document « II
II II
II -
--
- Les exercices et les
Les exercices et les Les exercices et les
Les exercices et les
corrigés
corrigéscorrigés
corrigés » à la rubrique
» à la rubrique» à la rubrique
» à la rubrique :
: :
: Ex-E-II-A
A
D
B
C