Fondamentaux. Student booklet

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1 Fondamentaux Student booklet

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3 Fondamentaux - INDEX :50 Fondamentaux Ce module aborde un grand nombre de faits élémentaires expliquant la création d'un courant électrique et la construction d'un atome. Il traite aussi des matériaux utilisés dans les camions Volvo. Les camions d'aujourd'hui intègrent une quantité élevée d'équipements électriques. C'est pourquoi il est essentiel d'être familiarisé avec le fonctionnement des circuits et composants électriques. L'objectif de ce module est de vous inciter à en apprendre davantage sur ce qui se passe réellement dans les camions modernes. Contenu Importance de l'électricité Systèmes électriques Matériaux utilisés dans les camions L'atome Charges électriques Courant électrique Chaleur et magnétisme Conducteurs Isolants Résumé Évaluation INDEX -

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5 Fondamentaux - BasElbasics01.swf :49 Importance de l'électricité Lorsque vous voyez, dans un camion moderne, des faisceaux de câbles d'un diamètre équivalent à celui des biceps d'arnold Schwarzenegger ou que vous essayez de déchiffrer des diagrammes aussi complexes qu'un plan de Tokyo, vous avez sans doute du mal à croire que les premiers camions étaient totalement dépourvus de pièces électriques. À cette époque, les véhicules à moteur relevaient entièrement de la mécanique. Commandes du conducteur Les camions d'aujourd'hui sont équipés d'un grand nombre de fonctions qui font appel à divers composants et systèmes électriques. Pour réparer ces composants et systèmes, et localiser les éventuelles pannes, il est important de posséder quelques notions de base en électricité. Le conducteur peut commander électriquement un grand nombre de fonctions du camion, ce qui contribue à augmenter la sécurité et le confort. L'éclairage intérieur et extérieur, tel que le plafonnier et les phares, peut être activé. La position des sièges conducteur et passager peut être réglée. La position des rétroviseurs peut être réglée. Les vitres latérales peuvent être relevées ou abaissées. Les essuie-glaces et lave-glaces peuvent être mis en route et arrêtés. 1

6 Fondamentaux - BasElbasics02.swf :49 Systèmes électriques Les systèmes électriques complexes sont formés d'unités de commande qui calculent et gèrent différentes fonctions. Les unités de commande reçoivent des informations de divers capteurs électriques. Le SRS (Système de retenue supplémentaire) détermine, grâce à l'analyse continue des paramètres, si les airbags et les prétensionneurs de ceintures de sécurité doivent être activés. L'ESP (Régulation électronique du comportement dynamique) calcule en continu différentes variables de conduite du véhicule afin de déterminer si sa stabilité est assurée. Si elle ne l'est pas, le système actionne les freins sur une ou plusieurs roues pour la rétablir. L'EMS (Système de gestion du moteur) régule la quantité de carburant injectée et le calage de l'injection. Ce système permet ainsi de réduire la consommation de carburant, le niveau de bruit et les émissions d'échappement. Le boîtier VECU (Unité de commande électronique du véhicule) est le boîtier central du système électronique. Il permet de collecter des données provenant de différents capteurs et systèmes, et de les transmettre à d'autres unités de commande. Le LCM (Module de commande des feux) commande l'ensemble de l'éclairage du véhicule. Il vérifie également l'état des circuits d'éclairage (lorsque le conducteur tourne la clé de contact en position de conduite) et les protège des suralimentations. 2

7 Fondamentaux - BasElbasics03.swf :49 Matériaux utilisés dans les camions Les camions sont construits dans des matériaux différents qui présentent des applications distinctes selon leurs caractéristiques physiques, chimiques et électriques. L'acier est résistant aux tensions, et sa fabrication et son utilisation sont relativement peu onéreuses. C'est pourquoi il est utilisé, par exemple, dans la fabrication du châssis des camions. Les vitres sont fabriquées différemment selon leur utilisation. Le pare-brise d'un camion est généralement feuilleté pour être suffisamment résistant aux projections de gravillons, tandis que les vitres latérales et arrière sont souvent renforcées. Il existe une multitude de plastiques. Le plastique est utilisé aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur du camion. Il est durable, facile à modeler et relativement bon marché. L'aluminium est un matériau léger d'une grande résistance à la corrosion. Cependant, sa fabrication est onéreuse, et il ne peut être utilisé que lorsque cela s'avère absolument nécessaire. De nombreuses pièces sont fabriquées, entièrement ou partiellement, en aluminium, par exemple, certaines parties du châssis, des suspensions avant et arrière, du moteur et de la boîte de vitesses. Le caoutchouc présente des caractéristiques différentes selon son utilisation. Les moulures entre les portières et le cadre du camion doivent être souples et flexibles. La qualité de la gomme des pneus est primordiale pour assurer une bonne traction. 3

8 Fondamentaux - BasElbasics04.swf :49 L'atome Tous les matériaux sont formés d'atomes. Il existe différents types d'atomes, qui présentent des caractéristiques physiques, chimiques et électriques distinctes. Les matériaux formés d'un seul type d'atome sont appelés éléments. Il existe un peu plus de 100 éléments. D'autres matériaux sont formés d'un mélange d'éléments différents. Les atomes sont constitués d'un noyau et de plusieurs électrons. Le noyau se trouve au centre de l'atome. Il se compose de protons et de neutrons. Chacun d'eux pèse environ 1800 fois le poids d'un électron, de sorte que le poids du noyau constitue à lui seul la presque totalité de celui de l'atome. Les électrons gravitent autour du noyau. Leur poids représente une partie infime du poids total de l'atome. Le noyau se compose de protons et de neutrons. Les protons se trouvent dans le noyau. Leur poids est environ 1800 fois supérieur à celui de l'électron. Les neutrons font partie du noyau. Leur poids est environ 1800 fois supérieur à celui de l'électron. 4

9 Fondamentaux - BasElbasics05.swf :49 Charges électriques Les caractéristiques des électrons, des neutrons et des protons étant différentes, leur mode de fonctionnement varie. Ces caractéristiques sont appelées charges électriques. L'électron possède une charge électrique négative (-), alors que le proton possède une charge électrique positive (+) et le neutron une charge neutre (0), c'est-à-dire aucune charge. Les particules présentant des charges différentes s'attirent, alors que les particules de même charge se repoussent. Les électrons chargés négativement sont attirés par les noyaux chargés positivement. Les protons chargés positivement dans le noyau sont si étroitement liés les uns aux autres par les forces internes du noyau qu'ils sont incapables de se repousser. Normalement, un atome est formé d'un nombre identique d'électrons et de protons, ce qui signifie que sa charge totale est neutre. Le nombre de neutrons varie en fonction du matériau, mais il n'affecte pas la charge totale de l'atome. 5

10 Fondamentaux - BasElbasics06.swf :50 Orbites d'électrons Les électrons se déplacent en orbite, à des distances variables du noyau. Chaque orbite peut soutenir un nombre limité d'électrons. Ces orbites sont approvisionnées par des électrons provenant de l'intérieur de l'atome. Ainsi, la deuxième orbite ne contient pas d'électrons tant que la première n'est pas complète. Le nombre exact d'orbites dans un atome dépend du nombre d'électrons qu'il contient. L'atome d'aluminium possède 2 électrons dans la première orbite la plus proche du noyau. Cette orbite ne peut contenir que 2 électrons maximum. Il possède 8 électrons dans la deuxième orbite. Cette orbite ne peut contenir que 8 électrons maximum. Il possède 3 électrons dans la troisième orbite. Cette orbite ne peut contenir que 18 électrons maximum. Courant électrique Les trois électrons les plus éloignés sont très faiblement liés à l'atome en raison de la distance qui les sépare du noyau et de l'effet exercé sur eux par les électrons plus proches. Dans des conditions propices, ces électrons peuvent abandonner l'atome et s'associer à un autre atome. Pendant ce transfert, ils sont appelés électrons libres. Ces électrons libres se déplacent dans une seule direction, générant ainsi un courant électrique. 6

11 Fondamentaux - BasElbasics07.swf :50 Chaleur et magnétisme Lorsqu'un courant électrique traverse un câble, il produit de l'énergie de chaleur. Cette énergie sert, par exemple, à chauffer la vitre arrière, les rétroviseurs et les sièges. Les filaments des ampoules utilisent de l'énergie de chaleur pour créer de la lumière. Lorsque le courant électrique passe par un câble, un champ magnétique est créé autour du câble. Plus le courant est fort, plus le champ magnétique est important. Les champs magnétiques ont de multiples emplois et peuvent servir, par exemple, à ouvrir et fermer des contacts dans les relais. Ils sont également utilisés dans des composants beaucoup plus complexes, tels que des bobines d'allumage, des injecteurs et des moteurs électriques. 7

12 Fondamentaux - BasElbasics08.swf :50 Conducteurs La capacité à conduire l'électricité dépend de la force du lien entre les électrons et l'atome. Plus le nombre d'électrons dans la couche orbitale extérieure est réduit et plus ils sont éloignés du noyau, plus leur lien avec le noyau est faible. Dans certains matériaux, les électrons extérieurs sont si faiblement liés qu'ils peuvent quitter leur orbite et se déplacer librement à l'intérieur du matériau. Ces types de matériaux sont appelés conducteurs. De nombreux conducteurs sont composés d'un seul élément. Les métaux sont, en général, de très bons conducteurs. Dans l'industrie automobile, les conducteurs sont utilisés pour transporter des courants électriques. Leur utilisation dépend de leur capacité à conduire l'électricité et à résister à la corrosion. Le cuivre présente une excellente conductivité et résiste très bien à la corrosion. Il est notamment utilisé dans le câblage électrique. L'étain n'est pas d'une aussi bonne conductivité, mais il résiste très bien à la corrosion. Il est utilisé comme couche de surface dans la plupart des connecteurs. L'acier est composé d'un mélange de différents matériaux dont le fer. Ce n'est pas un très bon conducteur, et sa résistance à la corrosion est limitée, mais il est bon marché et très durable du point de vue mécanique. Il est utilisé dans le châssis métallique du camion. 8

13 Fondamentaux - BasElbasics09.swf :50 Isolants Plus le nombre d'électrons dans la couche orbitale extérieure est important, plus leur lien avec l'atome est fort. Dans certains matériaux, les électrons extérieurs sont si étroitement liés qu'ils ne peuvent pas quitter leur orbite et circuler librement dans le matériau. Ces types de matériaux sont appelés isolants. Les isolants sont généralement constitués d'un mélange de différents éléments. L'industrie automobile utilise les isolants pour empêcher le passage d'un courant électrique. Les isolants utilisés dépendent de l'environnement et de l'application. Le plastique est flexible ; il est utilisé comme isolant et gaine pour les câbles. Il protège le câblage et prévient les fuites de courant électrique. Il est constitué de plusieurs éléments différents, comme le carbone et l'hydrogène. 9

14 Fondamentaux - BasElbasicssumup18.swf :50 Résumé Ce résumé peut servir de base à une discussion sur les notions abordées dans ce module. S'il y a des questions, vous pouvez en discuter en groupe. Questions à aborder : Quels sont les types de matériaux utilisés dans les camions actuels? Quelles en sont les caractéristiques? Quelles fonctions le conducteur peut-il contrôler lui-même? Quels sont les types de systèmes électriques installés dans les camions actuels? Donnez des exemples! De quelles parties un atome est-il constitué? Qu'est-ce qu'une charge électrique? Qu'est-ce qu'un courant électrique? Pourquoi de la chaleur et du magnétisme sont-ils produits? Quelle est la différence entre isolants et conducteurs? 10

15 Fondamentaux - BasElbasicsassess19.swf :50 Évaluation 1. Que génère un courant traversant un conducteur? 2. Qu'est-ce qu'un courant électrique? 3. Quelle est la définition d'un bon conducteur électrique? 4. Quelles sont les trois particules dont sont composés tous les atomes? 5. Laquelle de ces trois particules constitue la source du courant électrique? 11

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18 Copyright 2005 Volvo Truck Corporation