ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES Préalable(s) : Aucun PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE 2013

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1 École de technologie supérieure Département de génie électrique Responsable(s) du cours : Christine Tremblay Crédits : 3 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES Préalable(s) : Aucun PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE Coordonnées de l enseignant Groupe 01 : Naïm Batani 2. Descriptif officiel du cours Acquérir des notions fondamentales de génie électrique en métrologie, circuits électriques et électroniques et sécurité électrique. Mesures et erreurs. Mécanismes de fonctionnement, modes d utilisation et limitations des appareils de mesures et des équipements de laboratoire (oscilloscope, voltmètre, ampèremètre, source de tension et de courant et blocs d alimentation). Composants passifs (R, L, C) et leurs relations tension-courant, puissance et énergie. Lois d Ohm et de Kirchhoff. Méthodes des mailles et des nœuds. Circuits en régime continu. Étude des circuits simples dans le domaine temporel. Étude des circuits en régime sinusoïdal permanent, phaseurs et impédances complexes. Introduction à la fonction de transfert. Séances de laboratoire et de travaux dirigés. Utilisation de logiciels d analyse et de simulation de circuits. 3. Objectifs spécifiques du cours À la fin de ce cours, l'étudiant(e) devra être en mesure de : connaître les différentes sources d alimentation électrique; comprendre le fonctionnement des circuits électriques de base; résoudre les circuits simples en régime continu et en régime sinusoïdal; effectuer des montages avec des composants électroniques actifs tels les diodes, les transistors et les amplificateurs opérationnels. 4. Stratégies pédagogiques utilisées Un (1) cours par semaine où l'emphase est mise sur le traitement des problèmes pour engendrer un esprit analytique chez l étudiant(e). Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 1

2 Six (6) séances de laboratoire aux deux (2) semaines qui permettront à l'étudiant(e) d appliquer les théories avancées en classe et d être à l aise avec les montages de circuits électriques. Une emphase bien particulière est mise sur l utilisation des instruments de mesure et la familiarisation avec les différents composants électroniques. Six (6) séances de travaux dirigés aux deux (2) semaines qui viseront la résolution d exercices proposés à l étudiant(e) afin de permettre une meilleure compréhension et une mise en application des notions étudiées dans le cours. Expérience en informatique L apprentissage du logiciel de simulation de circuits Micro-Cap TM fait partie des objectifs du cours. Des simulations des circuits à réaliser en laboratoire seront effectuées à l aide du logiciel. Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 2

3 5. Contenu du cours Date Contenus traités dans le cours Heures Les sources de tension Sources continues, sources sinusoïdales et sources périodiques Fréquence, amplitude, pulsation Mesures et erreurs, règles de sécurité en laboratoire Les circuits résistifs 6 heures Loi d Ohm et lois de Kirchhoff Résistances en série et résistances en parallèle Diviseurs de tension et diviseurs de courant Calcul de puissance Les circuits capacitifs et inductifs Condensateurs et bobines Comportement en régime continu, sinusoïdal, périodique et transitoire Les circuits en régime continu 6 heures Techniques d analyse des circuits : méthode des mailles, méthode des branches et méthode des nœuds Les circuits à courant alternatif 12 heures Notions de base : impédance, admittance, susceptance, onde sinusoïdale, valeur moyenne, valeur efficace, facteur de puissance Vecteurs de phase, nombres complexes Technique d analyse de circuits série et parallèle à courant alternatif La diode Notions de base sur les semi-conducteurs Caractéristiques électriques Polarisation directe et inverse Circuits à diodes : redresseur à simple et double alternance, circuits logiques Diodes spéciales : diode Zener, diode électroluminescente, diode laser, photodiode Le transistor bipolaire Notions de base, polarisation, droite de charge Circuits à transistors : montage à émetteur commun, à collecteur commun et à base commune, polarisation par diviseur de tension L amplificateur opérationnel Notions de base, circuit intégré Circuits : amplificateur inverseur et non inverseur, sommateur, différentiateur, intégrateur Total 39 Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 3

4 6. Laboratoires ou travaux pratiques Date Description Heures 1. Circuits à courant continu Introduction aux sources d alimentation et aux appareils de mesure Circuits résistifs, diviseurs de tension et diviseurs de courant Comportement des condensateurs et des bobines en régime continu 2. Circuits à courant alternatif Introduction à l oscilloscope et aux générateurs de signaux Mesure de déphasage pour différents circuits (RL, RC et RLC) La résonance 3. Les transformateurs Comportement en courant et tension à basse fréquence Comportement à haute fréquence, réponse à des entrées non sinusoïdales 4. La diode Caractéristiques de la diode Circuit redresseur à simple alternance Circuit redresseur à double alternance Condensateur de filtrage 5. Le transistor Caractéristique du transistor NPN Polarisation des transistors Montage amplificateur à émetteur commun 6. L amplificateur opérationnel Caractéristiques Montage inverseur et montage non inverseur Circuit sommateur Total Utilisation d outils d ingénierie L étudiant utilisera les logiciels et outils de calcul servant à la résolution de problèmes mathématiques complexes en ingénierie et à la visualisation des solutions (Micro-Cap, Matlab, Maple, Mathematica, Excel, Calculatrice graphique, etc.). Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 4

5 8. Évaluation Activité Description % Date de remise Tests périodiques 10 % 15 octobre et 25 novembre Examen partiel 30 % 23 octobre Examen final 35 % Laboratoires 25 % Retard de remise d un travail Utilisation d appareils électroniques 9. Documentation obligatoire BOYLESTAD, Analyse de circuits, Édition du Renouveau pédagogique, ou BOYLESTAD, Introductory Circuit Analysis, 12 th Edition, Prentice-Hall, Manuel de laboratoire ELE104, ÉTS, Ouvrages de référence NILSSON et RIEDEL, Electric Circuits, 8 th Edition, Prentice-Hall, BOYLESTAD et NASHELSKY, Electronic Devices and Circuit Theory, Canadian Edition, DORF et SVOBODA, Introduction to Electric Circuits, 7 th Edition, Wiley, FLOYD, Principles of Electric Circuits, 8 th Edition, Prentice-Hall, MALVINO, Principes d électronique, Dunod, Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 5

6 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours Responsable(s) du cours : Christine Tremblay Coordonnées de l enseignant : Groupe 01 : Naïm Batani Préalables : Aucun Crédits : 3 2. Descriptif officiel du cours Acquérir des notions fondamentales de génie électrique en métrologie, circuits électriques et électroniques et sécurité électrique. Mesures et erreurs. Mécanismes de fonctionnement, modes d utilisation et limitations des appareils de mesures et des équipements de laboratoire (oscilloscope, voltmètre, ampèremètre, source de tension et de courant et blocs d alimentation). Composants passifs (R, L, C) et leurs relations tension-courant, puissance et énergie. Lois d Ohm et de Kirchhoff. Méthodes des mailles et des nœuds. Circuits en régime continu. Étude des circuits simples dans le domaine temporel. Étude des circuits en régime sinusoïdal permanent, phaseurs et impédances complexes. Introduction à la fonction de transfert. Séances de laboratoire et de travaux dirigés. Utilisation de logiciels d analyse et de simulation de circuits. 3. Répartition des unités d agrément du BCAPG Maths Sciences naturelles Études complémentaires Science du génie Conception en ingénierie Total 0,0 0,0 0,0 58,8 0,0 58,8 4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou évaluées 5. Évaluation Absence à un examen Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l étudiant devra justifier son absence d un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 6

7 justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l attribution de la note zéro (0). Plagiat et fraude Les clauses du «Chapitre 10 : Plagiat et fraude» du «Règlement des études de 1 er cycle» s appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier! Session automne 2013 ELE104 PRINCIPES FONDAMENTAUX DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES 7

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