GENERALITES ELECTRICITE.

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1 GENERALITES ELECTRICITE. 1) STRUCTURE DE LA MATIERE: La MOLECULE est la plus petite partie d un corps simple ou composé. Le corps simple: Le corps composé: Est formé de 1 ou plusieurs atomes semblables. Est formé d atomes différents. EXEMPLE: Une molécule d eau est composée de 2 atomes d hydrogène et d un atome d oxygène (H2o ). 2) CONSTITUTION DE L ATOME: Il est analogue à un minuscule système solaire. Le soleil =======> Le noyau. Les planètes ======> Les électrons qui tournent sur l orbite en couches. EXEMPLE: Un atome d oxygène: Un noyau et 8 électrons sur 2 couches. Electrons: Particules chargées négativement. Protons: Particules chargées positivement. Neutrons: Particules non chargées. NOTA: Le noyau renferme les protons Le nombre de protons est égal au nombre d électrons. La couche périphérique la plus éloignée du noyau donne à l atome ses propriétés électriques. 3) CLASSEMENT: On classe les atomes à partir du nombre d électrons sur la couche périphérique la plus éloignée. Les atomes ayant 1,2 ou 3 électrons ont tendance à les perdre. Ces atomes deviennent des ions positifs car éléctriquement ils deviennent positifs. Ce sont de bons conducteurs électriques ( Cuivre,argent,or). Les atomes ayant 5,6 ou 7 électrons deviennent des ions négatifs car électriquement ils deviennent négatifs. Ce sont des isolants (Soufre,chlore). Les atomes ayant 4 électrons périphériques sont des semi-conducteurs (Carbone,Germanium, Silicium).

2 GENERALITES ELECTRICITE. 1) STRUCTURE DE LA MATIERE: La MOLECULE est la plus petite partie d un corps simple ou composé. Le corps simple: Le corps composé: Est formé de 1 ou plusieurs atomes semblables. Est formé d atomes différents. EXEMPLE: Une molécule d eau est composée de 2 atomes d hydrogène et d un atome d oxygène (H2o ). 2) CONSTITUTION DE L ATOME: Il est analogue à un minuscule système solaire. Le soleil =======>. Les planètes ======>. EXEMPLE: Un atome d oxygène: Un noyau et 8 électrons sur 2 couches. Electrons: Particules chargées. Protons: Particules chargées. Neutrons: Particules. NOTA: Le noyau renferme les protons Le nombre de protons est égal au nombre d électrons. La couche périphérique la plus éloignée du noyau donne à l atome ses propriétés électriques. 3) CLASSEMENT: On classe les atomes à partir du nombre d électrons sur la couche périphérique la plus éloignée. Les atomes ayant 1,2 ou 3 électrons ont tendance à les perdre. Ces atomes deviennent des ions positifs car éléctriquement ils deviennent positifs. Ce sont de bons conducteurs électriques ( ). Les atomes ayant 5,6 ou 7 électrons deviennent des ions négatifs car électriquement ils deviennent négatifs. Ce sont des isolants ( ). Les atomes ayant 4 électrons périphériques sont des semi-conducteurs (Carbone,Germanium, Silicium).

3 4) DEFINITION DU COURANT ELECTRIQUE: Si un conducteur est plaçé entre 2 sphères chargées,l une positivement,l autre négativement,les électrons libres du conducteur sont attirés par la sphère positive. C est la migration d électrons entre les atomes du conducteur qui est appelé COURANT ELECTRIQUE. 5) SENS CONVENTIONNEL DU COURANT: Le sens conventionnel du courant est l inverse du sens réel de déplacement des électrons. Le sens conventionnel a été adopté arbitrairement et antérieurement à la découverte du sens réel de passage. 6) QUANTITE D ELECTRICITE : Si une quantité Q traverse une section d un conducteur pendant le temps T, nous définirons l intensité du courant par le rapport: + A I = Q T R I L unité d intensité est l ampère ( A ). B - Définition: Un courant de 1 ampère correspond au passage d une quantité d électricité égale à un coulomb (C) par seconde. 7) NOTIONS DE RESISTANCE: La résistance électrique d un conducteur est sa propriété de réduire l intensité qui le traverse. L unité est l OHM. Définition: L OHM est la résistance qui existe entre deux points d un fil conducteur lorsqu une différence de potentiel de 1 volt entre ces deux points produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère.

4 4) DEFINITION DU COURANT ELECTRIQUE: Si un conducteur est plaçé entre 2 sphères chargées,l une positivement,l autre négativement,les électrons libres du conducteur sont attirés par la sphère positive. C est la migration d électrons entre les atomes du conducteur qui est appelé COURANT ELECTRIQUE. 5) SENS CONVENTIONNEL DU COURANT: Le sens conventionnel du courant est l inverse du sens réel de déplacement des électrons. Le sens conventionnel a été adopté arbitrairement et antérieurement à la découverte du sens réel de passage. 6) QUANTITE D ELECTRICITE : Si une quantité Q traverse une section d un conducteur pendant le temps T,nous définirons l intens i- té du courant par le rapport: + A I = R I L unité d intensité est l ( ). B - Définition: Un courant de 1 ampère correspond au passage d une quantité d électricité égale à un coulomb (C) par seconde. 7) NOTIONS DE RESISTANCE: La résistance électrique d un conducteur est sa propriété de réduire l intensité qui le traverse. L unité est l. Définition: L OHM est la résistance qui existe entre deux points d un fil conducteur lorsqu une différence de potentiel de 1 volt entre ces deux points produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère.

5 8) DIFFERENCE DE POTENTIEL OU TENSION: C est la différence de charge électrique de deux points A et B. Elle s exprime en volts : U Définition: Une différence de potentiel est égale à un volt lorsqu elle produit un courant de 1 ampère à travers une résistance de 1 Ohm. 9) LOI D OHM GENERALISEE : La différence de potentiel ou tension est égale à la résistance multipliée par l intensité. U U = R x I ===> I = ======> R = R U I U en VOLTS R en OHMS I en AMPERES EXEMPLES: I = 5 Ampères I = 0,2 Ampères U = 12 Volts R = 15 Ohms U = 0,6 Volts R= 3 Ohms U= 75 Volts R= 3 Ohms I = 4 Ampères 10) UNITES DE MESURE ELECTRIQUES ET EQUIVALENCES: A) TENSION en Volts 1 M V ( mégavolts) = Volts 1 K V ( Kilovolts ) = 1000 Volts 1 V ( Volt) = 1 Volt 1 mv ( millivolt) = 1/1000 = 0,001 Volt B) INTENSITE en Ampères 1 A (ampère) = 1 A 1 m A (milliampère) = 1/1000 ou 0,001 A 1 A ( microampère) = 1/ ou 0, A

6 8) DIFFERENCE DE POTENTIEL OU TENSION: C est la différence de charge électrique de deux points A et B. Elle s exprime en : Définition: Une différence de potentiel est égale à un volt lorsqu elle produit un courant de 1 ampère à travers une résistance de 1 Ohm. 9) LOI D OHM GENERALISEE : La différence de potentiel ou tension est égale à la résistance multipliée par l intensité. U = x ==> = ===> = U en VOLTS R en OHMS I en AMPERES EXEMPLES: I = 5 Ampères I = 0,2 Ampères U = 12 Volts R = 15 Ohms U = 0,6 Volts R= 3 Ohms U= Volts R= Ohms I = Ampères 10) UNITES DE MESURE ELECTRIQUES ET EQUIVALENCES: A) TENSION en Volts 1 M V ( mégavolts) = Volts 1 K V ( Kilovolts ) = 1000 Volts 1 V ( Volt) = 1 Volt 1 mv ( millivolt) = 1/1000 = 0,001 Volt B) INTENSITE en Ampères 1 A (ampère) = 1 A 1 m A (milliampère) = 1/1000 ou 0,001 A 1 A ( microampère) = 1/ ou 0, A

7 C) RESISTANCE en OHMS 1 M ( mégohms) = Ohms 1 K ( Kiloohmes ) = 1000 Ohms 1 ( Ohms) = 1 Ohm D) PUISSANCE en Watts 1 M W ( mégawatt) = Watts 1 K W ( Kilowatt ) = 1000 Watts 1 W ( Watt) = 1 Watt 1 mw ( milliwatt) = 1/1000 = 0,001 Watt E) TABLEAU DE CONVERSION: Km Hm Dam m Dm Cm mm 1/10mm 1/100mm Micron F) EXERCICES: 0,047 V ====> 47 mv ( milivolts). 647 mv ====> 0,647 V V ====> 6,5 KV. 33 ma ====> 0,033 A. 0,27 A ====> 270 ma. 101 ma ====> 0,101 A. 0,126 K ====> m ====> 0, mw ====> 0,63 W 0,036 ma ====> 36 A (microampères). 0,156 A ====> 156 ma. 1200W ====> 1,2 KW. = KV HV Da V V dv cv mv 1/10 mv 1/100mV microv

8 C) RESISTANCE en OHMS 1 M ( mégohms) = Ohms 1 K ( Kiloohmes ) = 1000 Ohms 1 ( Ohms) = 1 Ohm D) PUISSANCE en Watts 1 M W ( mégawatt) = Watts 1 K W ( Kilowatt ) = 1000 Watts 1 W ( Watt) = 1 Watt 1 mw ( milliwatt) = 1/1000 = 0,001 Watt E) TABLEAU DE CONVERSION: Km Hm Dam m Dm Cm mm 1/10mm 1/100mm Micron = KV HV Da V V dv cv mv 1/10 mv 1/100mV microv F) EXERCICES: 0,047 V ====> mv ( milivolts). 647 mv ====> V V ====> KV. 33 ma ====> A. 0,27 A ====> ma. 101 ma ====> A. 0,126 K ====>. 400 m ====>. 630 mw ====> W. 0,036 ma ====> A (microampères). 0,156 A ====> ma. 1200W ====> KW.

9 G) MONTAGE DE RESISTANCES: CIRCUIT SERIE: Dans un ciruit série,la résistance totale est égale à la somme des résistances: A + R Totale = R 1 + R 2. I 1 R 1 L intensité est identique en tous points d un circuit série. La D.D.P est variable suivant les points de mesure. C EXERCICE : I 2 R 2 Uab = 12 volts It = 2 ampères R1 = 2 ohms Calculez R2,Uac,Ucb. Solution : U 12 R totale = ====> R totale = = 6 Ohms I 2 R 2 = R t - R 1 = R 2 = 6-2 = 4 Ohms. B - Calcul des tensions correspondantes: Uac = R 1 x I = 2 x 2 = 4 volts. Ucb = R 2 x I = 4 x 2 = 8 volts. CIRCUIT PARALLELE : Le courant principal est égal à la somme des courants dérivés. Les courants dérivés sont inversement proportionnels aux résistances correspondantes. La D.D.P est constante entre les points A et B quelle que soit la dérivation considérée. R1 I1 Uab = R 1 x I 1 Uab = R 2 x I 2 A B R2 I2

10 G) MONTAGE DE RESISTANCES: CIRCUIT SERIE: Dans un ciruit série,la résistance totale est égale à la somme des résistances: A + R Totale =. I 1 R 1 L intensité est identique en tous points d un circuit série. La D.D.P est variable suivant les points de mesure. C EXERCICE : I 2 R 2 Uab = 12 volts It = 2 ampères R1 = 2 ohms Calculez R2,Uac,Ucb. Solution : R totale = ====> R totale = = Ohms B - R = R - R ===> R = - = Ohms. Calcul des tensions correspondantes: Uac = R x = x = volts. Ucb = R x = x = volts. CIRCUIT PARALLELE : Le courant principal est égal à la somme des courants dérivés. Les courants dérivés sont inversement proportionnels aux résistances correspondantes. La D.D.P est constante entre les points A et B quelle que soit la dérivation considérée. R1 I1 Uab = R 1 x I 1 Uab = R 2 x I 2 A B R2 I2

11 G) MONTAGE DE RESISTANCES: RESISTANCES EQUIVALENTES: La résistance équivalente est toujours inférieure à la plus faible des résistances montées. A R1 I1 B U U U I = I 1 = I 2 = R R 1 R 2 R2 I ====> = = R R 1 R 2 EXERCICE: Uab = 12 Volts ; It = 6 Ampères ; R1 = 3 Ohms. Solution: Calculez I1;I2;R2;R équivalente. Calcul de I 1: Uab = R1 x I 1 ===> 12 volts = 3 x I 1 ====> I 1 = 4 Ampères Calcul de I2 : I t = I 1 + I 2 ====> I 2 = I t - I 1 ====> I 2 = 2 ampères Calcul de R2 : Uab = R2 x I2 ===> 12 volts = R2 x 2 A ====> R2 = 6 Ohms Résistance équivalente: = + = + R = 3 Ohms. R R1 R2 R 3 6 Récapitulatif: La tension est identique en tous points du circuit: La tension est différente pour chaque composant: L intensité est identique en tous points du circuit: L intensité est différente pour chaque composant: Circuit série NON OUI OUI NON Circuit Parallèle OUI NON NON OUI

12 G) MONTAGE DE RESISTANCES: RESISTANCES EQUIVALENTES: La résistance équivalente est toujours à la plus des résistances montées. A R1 I1 B U U U I = I 1 = I 2 = R R 1 R 2 R2 I ====> = = R R 1 R 2 EXERCICE: Uab = 12 Volts ; It = 6 Ampères ; R1 = 3 Ohms. Solution: Calculez I1;I2;R2;R équivalente. Calcul de I 1: Calcul de I2 : Uab = ===> volts = x ====> I 1 = Ampères I t = ====> I 2 = ====> I 2 = ampères Calcul de R2 : Uab = ===> volts = x ====> R2 = Ohms Résistance équivalente: = + = + R = Ohms. R R1 R2 R 3 6 Récapitulatif: La tension est identique en tous points du circuit: La tension est différente pour chaque composant: L intensité est identique en tous points du circuit: L intensité est différente pour chaque composant: Circuit série Circuit Parallèle

13 G) MONTAGE DE RESISTANCES: R1 = 3 ohms R2 = 4 ohms R3 = 5 ohms U bat = 12 volts Calculez I total Calculez U /R1 Calculez U /R2/R3 Calculez I /R1 Calculez I /R2 SOLUTIONS: R equi R2 /R3 = 2.22 Ohms R total Circuit : 5.22 Ohms I total = 12 = 5.22 x I = 2.29 A U /R1 = 2,29 x 3 ohms = 6,87 volts U /R2/R3 = 12-6,87 = 5,13 volts I / R2 = 5,13 volts / 4 = 1.28 A I / R3 = 5,13 volts / 5 = A Verification : 1.28 A A

14 H) RESISTIVITE D UN CONDUCTEUR : La résistance d un conducteur cylindrique est : - proportionnelle à sa longueur. - inversement proportionnelle à sa section. - fonction de la nature du conducteur employé. - fonction de sa température. l R: résistance (ohms) R = l: longueur(mètre) s s s: section ( mm²) La résistivité est la résistance spécifique d un matériau. L unité employée est mm²/mm Le symbole employé est la lettre grecque Rho ( ) Conditions de mesure de la résistance d un conducteur. LONGUEUR SECTION 1 mètre 1 mm² TEMPERATURE 15 C METAUX mm²/m Argent 0,00163 Cuivre 0,0175 Or 0,022 Aluminium 0,029 Laiton 0,08 CHOIX DES CONDUCTEURS: Etain 0,142 Le fil de cuivre est généralement employé en automobile. Il convient de choisir: - Une longueur de fil la plus courte possible. (Chute de tension dans les conducteurs) - Une section adaptée à l intensité traversant le conducteur. (Risque d échauffement). - Une couleur adaptée à l usage. En pratique,on admet une intensité de 3 à 4 ampères par mm² de section.

15 H) RESISTIVITE D UN CONDUCTEUR : La résistance d un conducteur cylindrique est : l R: résistance (ohms) R = l: longueur (mètre) s s s: section ( mm²) La résistivité est la résistance spécifique d un matériau. L unité employée est mm²/m Le symbole employé est la lettre grecque Rho ( ) Conditions de mesure de la résistance d un conducteur. METAUX mm²/m LONGUEUR 1 mètre SECTION 1 mm² TEMPERATURE 15 C Argent 0,00163 Cuivre 0,0175 Or 0,022 Aluminium 0,029 CHOIX DES CONDUCTEURS: Le fil de cuivre est généralement employé en automobile. Laiton 0,08 Etain 0,142 Il convient de choisir: - Une longueur de fil la plus possible. (Chute de dans les conducteurs) - Une section adaptée à traversant le conducteur. (Risque d échauffement). - Une adaptée à l usage. En pratique,on admet une intensité de ampères par mm² de section.

16 I) CHOIX D UN CONDUCTEUR: DIAMETRE DES CONDUCTEURS 7/10 9/10 10/10 12/10 16/10 20/10 25/10 30/10 45/10 51/10 SECTION APPROCHEE EN mm² 0,4 0,6 0,8 1, INTENSITE ACCEPTABLE 0,5 A 1 A 2,3 A 5 A 5-10 A 25 A A A A A J) LE MULTIMETRE: EXEMPLES DE BRANCHEMENT DU MULTIMETRE: BATTERIE : 12 Volts RESISTANCE : 1800 Ohms Branchement du multimètre pour mesure de la tension: Position sélecteur: 20 volts Branchement du multimètre pour mesure de l intensité: Position sélecteur: 20 ma Branchement du multimètre pour mesure de la résistance: Position sélecteur: 2 Kohms

17 I) CHOIX D UN CONDUCTEUR: DIAMETRE DES CONDUCTEURS 7/10 9/10 10/10 12/10 16/10 20/10 25/10 30/10 45/10 51/10 SECTION APPROCHEE EN mm² 0,4 0,6 0,8 1, INTENSITE ACCEPTABLE 0,5 A 1 A 2,3 A 5 A 5-10 A 25 A A A A A J) LE MULTIMETRE: EXEMPLES DE BRANCHEMENT DU MULTIMETRE: BATTERIE : 12 Volts RESISTANCE : 1800 Ohms Branchement du multimètre pour mesure de la tension: Position sélecteur: volts Branchement du multimètre pour mesure de l intensité: Position sélecteur: ma Branchement du multimètre pour mesure de la résistance: Position sélecteur: Ohms

18 K) EXERCICE D APPLICATION: ENONCE: Un circuit électrique est composé d une batterie, d un bouton poussoir et d une ampoule. Précisez dans les symboles la tension mesurée dans les deux cas suivants. 1 ER CAS: 2 EME CAS:

19 L) NOTIONS D ELECTROMAGNETISME: Effets du courant électrique: - Chimiques: Electrolyses - Calorifiques: Résistances de chauffage - Magnétiques: Bobines d inductions Un champ magnétique est défini par: Le symbole employé est la lettre B L unité employée est : Le tesla - sa direction - son sens - son intensité. Le flux magnétique est la quantité de champ magnétique traversant perpendiculèrement un contour donné. Le symbole utilisé est la lettre Phi. L unité est le Weber. Dans le cas d une bobine comprenant N spires, chaque spire est considérée comme étant un contour. FORCE ELECTROMOTRICE D INDUCTION: BOBINE Une bobine,soumise à une variation de flux magnétique est le siège d une F.E.M d induction. LOI DE LENZ: E = - t E = F.E.M. = Variation de flux t = Temps de coupure. Sens de la F.E.M: Le sens du courant induit est tel que le flux qu il produit s oppose à la variation de flux qui lui a donné naissance. FORCE DE LAPLACE: Un conducteur,de longueur L,parcouru par un courant d intensité I et plaçé dans un champ magnétique est soumis à une force égale à: F = B.I.L F en Newtons. B en teslas. I en ampères. L en mètres.

20 L) NOTIONS D ELECTROMAGNETISME: Effets du courant électrique: - Chimiques: - Calorifiques: - Magnétiques: Un champ magnétique est défini par: Le symbole employé est la lettre L unité employée est : Le flux magnétique est la quantité de champ magnétique traversant perpendiculèrement un contour donné. Le symbole utilisé est la lettre. L unité est le. Dans le cas d une bobine comprenant N spires, chaque spire est considérée comme étant un contour. FORCE ELECTROMOTRICE D INDUCTION: BOBINE Une bobine,soumise à une variation de flux magnétique est le siège d une F.E.M d induction. LOI DE LENZ: E = E = = t = Sens de la F.E.M: Le sens du courant induit est tel que le flux qu il produit s oppose à la variation de flux qui lui a donné naissance. FORCE DE LAPLACE: Un conducteur,de longueur L,parcouru par un courant d intensité I et plaçé dans un champ magnétique est soumis à une force égale à: F = F en Newtons. B en teslas. I en ampères. L en mètres.

21 M) LOGIQUE DE DEPANNAGE: ENONCE: Le conducteur ne peut actionner la descente de la vitre passager,les autres fonctions sont assurées. Le contact supérieur de C2 commande la descente de la vitre passager. Etablissez la logique minimale de diagnostic. CONDITIONS DU CONTROLE ACTION SUR C2 CONTROLES CONTROLE U BORNE 3 MOTOREDUCTEUR PASSAGER ACTION SUR C2 CONTROLE U BORNE 5 de C2 BORNE 4 DE C1 BORNE 5 DE C1 CONTROLE MASSE BORNE 1 MOTOREDUCTEUR PASSAGER CONTROLE MASSE BORNE 1 de C1 BORNE 2 DE C1 BORNE 1 DE C2 BORNE 2 DE C2 BORNE M4

22 M) LOGIQUE DE DEPANNAGE: ENONCE: Le conducteur ne peut actionner la descente de la vitre passager,les autres fonctions sont assurées. Le contact supérieur de C2 commande la descente de la vitre passager. Etablissez la logique minimale de diagnostic. CONDITIONS DU CONTROLE CONTROLES

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24 TRAVAIL DEMANDE: Etablissez le schéma de cablage des feux LP et AB. Calculez la valeur des fusibles F1 et F2. (Puissance de chaque lampe: 55 watts) CALCULS: Formule: INFORMATIONS: F1 pour AB /F2 pour LP Relais 1 pour AB / Relais2 pour LP Int 1 pour AB / Int 2 pour LP (interrupteur avec lampe témoin )