cours elec

Théorie : Introduction
• Méthode et objectifs
• Electricité et électronique
• Quelques symboles conventionnels
• L'anglais en électronique
Méthode et objectifs
Compte tenu du fait que cet ouvrage s'adresse à des débutants, nous partirons du principe que le
lecteur n'a (presque) aucune connaissance en électricité ou en électronique, et pas davantage en
mathématiques...
L'objectif de cette partie est d'apporter au lecteur le minimum vital dans le domaine théorique, c'est-
à-dire des bases certes étroites, mais suffisantes (et nécessaires!) pour une initiation sérieuse et
profitable à l'électronique. Grosso modo, disons que le contenu se situe entre la vulgarisation et un
cours de seconde/terminale.
Certains lecteurs trouveront peut-être ce "minimum vital" encore trop ardu. Pas de panique, on pourra
"sauter" les passages qui paraissent de prime abord trop complexes, et y revenir plus tard.
La méthode consiste à ne retenir que les informations strictement indispensables et à les présenter de
la manière la plus simple et la plus accessible, en évitant d'entrer dans des considérations trop
abstraites ou des calculs fastidieux. Il parait en effet préférable pour un néophyte de se limiter à des
notions essentielles et de bien les assimiler, plutôt que d'accumuler des connaissances
approximatives et disparates...
Le "minimum vital" que nous nous fixons ici pour objectif sera complété, ultérieurement, lors de l'étude
des composants. Il s'agit donc, dans un premier temps, d'acquérir des bases "génériques", avant de
se pencher de plus près sur les propriétés et fonctions des différents composants.
Electricité et électronique
L'étude des phénomènes liés à l'électricité appartient à la physique, une science fondamentale qui a
pour objectif de comprendre la structure et les propriétés de la matière, et de dégager, à partir de
l'expérience, des lois aussi générales et universelles que possible.
L'application pratique de ces lois permet ensuite de réaliser des dispositifs et appareils utiles au
commun des mortels. Ainsi l'électronique a-t-elle pour vocation, in fine, de produire des objets: c'est
avant tout, en dépit de sa proximité avec une science "pure et dure", une technique.
La principale différence entre l'électronique et l'électricité réside dans le fait que les composants
électroniques (diodes, transistors, circuits intégrés...) sont réalisés à l'aide d'un matériau conducteur
particulier, appelé semi-conducteur (silicium pour l'essentiel), au lieu des métaux et alliages
traditionnels utilisés en électricité (cuivre...).
La conduction électrique, dans les composants électroniques, peut par conséquent être contrôlée de
manière infiniment plus subtile et sophistiquée que dans les composants "classiques". En caricaturant
un peu, on dira que les composants électriques sont commandés en "tout ou rien" à l'aide
d'interrupteurs (on allume, on éteint...), tandis que les composants électroniques sont commandés par
des signaux électriques dont on peut faire varier très précisément les paramètres.

Qui plus est, les composants électroniques se distinguent par une miniaturisation très poussée et des
courants très faibles, alors que la plupart des composants électriques demeurent souvent assez
encombrants...
composants électriques composants électroniques
matériau conducteur
métaux conducteurs "classiques"
(cuivre...)
semi-conducteurs (silicium...)
contrôle de la
conduction
grosso modo: tout ou rien très sophistiquée
taille
encombrement important taille minuscule
puissance
tensions et courants de fortes valeurs
tensions et courants très
faibles
Malgré ces différences non négligeables, les composants électroniques ne dérogent pas aux lois
générales de l'électricité.
La connaissance des principales lois fondamentales de l'électricité (lois de Kirchhoff, d'Ohm, de
Joule...) s'avère donc incontournable pour quiconque souhaite s'initier à l'électronique. Par chance, ce
sont des lois extrêmement simples à conceptualiser et faciles à mémoriser!
En revanche, les théorèmes de Thévevin et de Norton, le principe de superposition et quelques
autres, qui sont le b-a-ba des cours classiques d'électricité et donc d'électronique, pourraient sans
doute paraître assez abstraits et rébarbatifs à un débutant. Ces théorèmes seront ici évoqués à titre
documentaire, sans entrer dans les détails.
Par ailleurs, quelques notions sur le magnétisme seront utiles pour comprendre le fonctionnement
d'un transformateur ou d'un haut-parleur. Là encore, nous nous bornerons au "minimum vital".
Quelques symboles conventionnels
Le schéma, pourrait-on dire, est à l'électronicien ce que la partition est au musicien. Autrement dit:
une représentation symbolique normalisée d'un montage, ou assemblage de divers composants
formant un circuit.
Les composants sont figurés par des symboles conventionnels, qui ont une signification simple et
unique. Ainsi, une résistance est représentée par un rectangle, un condensateur par deux petits
rectangles face à face, séparés par un espace blanc... Lorsque cela est utile, la valeur (avec ou sans
l'unité de mesure) et parfois la tolérance minimale du composant sont indiquées en clair à proximité.
Notons que, en règle générale, seuls les composants utiles sont représentés sur les schémas. Bien
souvent, on ne fait pas figurer la source d'alimentation: on se borne à indiquer en clair la tension
requise. Si certaines broches d'un circuit intégré ne sont pas utilisées, elles n'apparaissent pas
forcément sur le schéma, ou alors avec l'indication "NC" (non connecté). Dans un souci de clarté, on
peut faire figurer la masse (potentiel 0 volt) à plusieurs endroits.
Autre point qui mérite une attention particulière: la continuité des liaisons entre composants. En effet,
certaines pistes sont reliées entre elles, alors que d'autres se "croisent" sans se toucher. Dans ce cas,
le trait n'est pas continu: une piste "enjambe" l'autre, ce qui indique l'absence de liaison électrique
entre ces deux pistes.
Voici quelques symboles conventionnels nécessaires à la lecture d'un schéma; nous en verrons
d'autres par la suite.

Petite précision: les symboles utilisés en électronique ou en électricité ne sont pas aussi "universels"
qu'on pourrait le souhaiter, en dépit de tous les efforts de normalisation. On trouvera donc, dans la
littérature, des symboles parfois différents pour un même composant. Voici quelques exemples:
Do you speak English?
Une dernière petite remarque, d'ordre linguistique, avant d'attaquer la théorie... Comme dans
beaucoup d'autres domaines, la langue la plus couramment utilisée en électronique, en particulier
dans les documents techniques (data books, data sheets...), est l'anglais.

Ceci pourrait constituer un réel handicap pour un francophone ne maîtrisant pas la langue de
Shakespeare, mais nous verrons que, dans la pratique, il suffit de savoir traduire un nombre de mots
assez limité pour déchiffrer sans souci la fiche technique d'un quelconque circuit intégré! C'est
pourquoi on trouvera tout au long de e-lektronik des termes anglais qui seront systématiquement
traduits en français. Ainsi, le vocabulaire anglo-saxon de l'électronique ne devrait vous poser aucun
problème.
Un petit glossaire et traducteur anglais-français sans prétention pourra au besoin éclairer votre
lanterne... N'hésitez pas à y jeter un coup d'oeil!
Et maintenant, passons aux choses sérieuses!
Electricité (1/2)
• Qu'est-ce que l'électricité?
• Un circuit électrique très simple
• Qu'est-ce qu'un dipôle?
• Qu'est-ce qu'un générateur?
• Qu'est-ce qu'un récepteur?
• Les principales grandeurs électriques
• La tension
• L'intensité
• La résistance
• Le pont diviseur de tension
• Caractéristique d'un dipôle
• Un dipôle particulier: la cellule RC
Qu'est-ce que l'électricité?
L'électricité est une forme d'énergie qui se manifeste lorsqu'il y a circulation d'électrons à
l'intérieur d'un corps conducteur, ou encore à l'occasion de certains phénomènes naturels
(foudre...).
Pour mémoire: un atome est composé de protons (charges positives) et de neutrons (électriquement
neutres), qui forment le noyau, et d'électrons (charges négatives), qui gravitent autour du noyau sur
des "orbites" concentriques, correspondant à différents niveaux d'énergie.
Certains corps, en particulier les métaux, sont de très bons conducteurs (l'argent, le cuivre,
l'aluminium...). Ces corps possèdent des électrons qui peuvent facilement se libérer de l'attraction du
noyau de l'atome et se déplacer, de proche en proche, vers d'autres atomes.
A l'inverse, d'autres corps sont de très mauvais conducteurs de l'électricité: on dit que ce sont des
isolants (diamant, céramique, plastique...).
On observera que les matériaux isolants sont tout aussi nécessaires que les matériaux conducteurs
dans les applications pratiques de l'électricité ou de l'électronique, puisqu'ils permettent d'une part de
canaliser les flux d'électrons, et d'autre part d'assurer la protection des utilisateurs.
Sous l'influence d'une force électromotrice (produite, par exemple, par une électrode de cuivre et
une électrode de zinc immergées dans une solution d'acide sulfurique), une charge électrique va
circuler dans un fil de cuivre car les électrons du cuivre se déplaceront d'atome en atome. Ce flux
d'électrons est appelé courant électrique.

La conduction se définit comme la circulation d'un courant électrique dans le matériau soumis à un
champ électrique extérieur. Ce courant est dû au déplacement de charges électriques dans le
matériau.
Le courant électrique traverse la solution d'eau (H2O) et de sel de table (NaCl), appelée électrolyte:
pour preuve, la lampe s'allume (un peu!). Le chlorure de sodium se décompose, sous l'effet du
courant électrique, en sodium à la cathode et en chlore à l'anode. Contrairement à une idée répandue,
l'eau pure n'est pas un très bon conducteur, mais l'ajout du sel améliore grandement la conduction.
Un circuit électrique très simple
L'utilisation de l'énergie électrique afin de produire un travail nécessite la réalisation de ce qu'on
appelle un circuit électrique. Le plus simple des circuits électriques est sans doute celui constitué par
une lampe de poche, bien connue de tous.
Une lampe de poche comporte les éléments suivants:
• une ou plusieurs piles, qui fournissent l'énergie
• une ampoule, qui transforme l'énergie en lumière
• un interrupteur "M/A", pour "allumer" ou "éteindre" la lampe de poche
• des contacts, pour relier les piles à l'ampoule via l'interrupteur
Tous ces éléments sont réunis dans un boîtier, qui les protège des chocs, de la poussière, de
l'humidité, etc.
La représentation schématique de ce circuit est donnée ci-dessous. Pour réaliser un schéma, on
utilise des symboles conventionnels.