Electronique Et Loisirs Magazine - ...

Electronique Et Loisirs Magazine - Cours D'electronique (extra), eml

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->LEÇONN°1LE COURSApprendrel’électroniqueen partant de zéroEn guise d’introductionSi vous considérez qu’il n’est pos-sible d’apprendre l’électronique qu’enfréquentant un Lycée Technique, vousdécouvrirez en suivant ce cours qu’ilest aussi possible de l’apprendrechez soi, à n’importe quel âge, carc’est très loin d’être aussi difficileque beaucoup le prétendent encore.Tout d’abord, nous parlerons desconcepts de base de l’électricité,puis nous apprendrons à reconnaîtretous les composants électroniques,à déchiffrer les symboles utilisésdans les schémas électriques, etavec des exercices pratiques simpleset amusants, nous vous ferons en-trer dans le monde fascinant del’électronique.Nous sommes certains que ce courssera très apprécié des jeunes auto-didactes, des étudiants ainsi que desenseignants, qui découvriront quel’électronique peut aussi s’expliquerde façon compréhensible, avec unlangage plus simple que celui utilisédans les livres scolaires.En suivant nos indications, vous au-rez la grande satisfaction de consta-ter que, même en partant de zéro,vous réussirez à monter des amplifi-cateurs hi-fi, des alimentations sta-bilisés, des horloges digitales, desinstruments de mesure mais aussides émetteurs qui fonctionneront par-faitement, comme s’ils avaient étémontés par des techniciens profes-sionnels.Aux jeunes et aux moins jeunes quidémarrent à zéro, nous souhaitonsque l’électronique devienne, dans unfutur proche, leur principale activité,notre objectif étant de faire de vousde vrais experts sans trop vous en-nuyer, mais au contraire, en vous di-vertissant.Giuseppe MONTUSCHIDispenser, dans une revue, un cours d’électronique est toujours une gageure.D’abord, si l’on ne veut faire aucune impasse, il faut du temps. Du temps, celasignifie aussi de nombreux mois de publication.Ensuite, il faut que le cours soit simple mais précis, efficace mais sanscomplexité.Le cours que nous vous proposons à partir de ce numéro 1 d’ELECTRONIQUEet Loisirs magazine est certainement le meilleur qu’il nous ait été donné devoir depuis que nous nous sommes découvert une passion pour l’électronique,c’est-à-dire depuis 38 ans ! Son auteur, Giuseppe MONTUSCHI est un autodi-dacte. A plus de 70 ans, chaque mois, sur son ordinateur, il écrit lui-même laplupart des articles qui sont publiés dans la revue NUOVA ELETTRONICA qu’ilédite depuis plus de 30 ans. Nous tenons à le remercier de nous avoir confiéce cours et donné l’autorisation de le publier pour vous. Nous sommes convain-cus qu’un jour prochain, grâce à lui, vous réaliserez votre rêve, faire de l’élec-tronique votre passion.J. P.Le courant électriqueChaque jour, nous profitons des bien-faits du courant électrique. Le secteur220 volts fournit le courant nécessai-re pour allumer les lampes de la mai-son, faire fonctionner le réfrigérateur,la télévision ou l’ordinateur. Les pilesnous fournissent le courant nécessai-re pour écouter notre baladeur ou pourtéléphoner avec notre portable.Le courant électrique ne s’obtient qu’enmettant en mouvement les électrons.Pour comprendre ce phénomène il fautnécessairement parler de l’atome.L’atome, pour celui qui l’ignorerait en-core, est constitué d’un noyau consti-tué de protons (de charge positive) etde neutrons (de charge neutre). Autourde ce noyau tournent, à la vitesse dela lumière (c’est-à-dire à 300 000 kmpar seconde) des électrons (de chargenégative). La figure 1 est explicite.On pourrait comparer l’atome à un sys-tème planétaire miniaturisé avec aucentre le soleil (noyau de protons) etautour de nombreuses planètes (élec-trons) qui seraient en orbite.Les électrons négatifs sont maintenusen orbite par les protons positifs com-me le montre la figure 2.Chaque atome, selon l’élément auquelil appartient, possède un nombre biendéfini de protons et d’électrons.Par exemple, l’atome d’hydrogène pos-sède un seul proton et un seul électronFig. 1 : L’atome est constitué d’unnoyau central de charge positive etd’électrons de charge négative quisont en orbite autour de lui.ELECTRONIQUE84magazine - n° 1LE COURSélectrons libres car on réussit sans dif-ficulté à les soustraire à leurs orbitespour les insérer dans un autre atome.Ce déplacement d’électrons d’un ato-me à un autre peut s’obtenir avec unmouvement mécanique (dynamo - al-ternateur) ou avec une réaction chi-mique (piles - accumulateurs).Si on retire des électrons à un atome,celui-ci prend une polarité positive, carle nombre de protons devient plus im-portant que le nombre d’électrons (voirfigure 7).Si on introduit des électrons libres dansun atome, celui-ci prend une polariténégative car le nombre d’électrons de-vient plus important que le nombre deprotons (voir figure 8).Deux bornes dépassent toujours d’unepile, l’une marquée d’un signe positif(excès de protons) et l’autre marquéed’un signe négatif (excès d’électrons).Si on relie ces deux bornes avec un filconducteur (par exemple le cuivre), lesélectrons seront attirés par les protonset ce mouvement d’électrons génére-ra un courant électrique (voir figure 10)qui ne cessera que lorsqu’un parfaitéquilibre entre protons et électrons sesera rétabli dans les atomes.Nombreux sont ceux qui considèrentque le flux du courant électrique va dupositif vers le négatif.Au contraire, le flux du courant élec-trique va toujours du négatif vers leFig. 2 : Les électrons sontmaintenus en orbite par le noyau.Les électrons les plus éloignéspeuvent facilement se soustraire àleur noyau.Fig. 9 : Deux atomes de chargepositive ou de charge négative serepoussent tandis que deux atomesde charge opposée s’attirent.(figure 3). L’atome de bore possède 5protons et 5 électrons (figure 4), l’ato-me de cuivre possède 29 protons et29 électrons, tandis que l’atome d’ar-gent possède 47 protons et 47 élec-trons.Plus le nombre d’électrons présentsdans un atome est grand, plus lenombre d’orbites qui tournent autourde son noyau est important.Les électrons qui tournent très près dunoyau sont appelés électrons liés carils sont difficiles à arracher de leur or-bite.Les électrons qui tournent dans les or-bites les plus éloignées sont appelés4,5 VFig. 10 : Les électrons sont attiréspar les protons donc le flux ducourant électrique va du négatif versle positif.Fig. 3 : L’atomed’hydrogène a 1proton et 1 électron.Fig. 4 : L’atome de borea 5 protons et 5électrons.Fig. 5 : L’atome desodium a 11 protons et11 électrons.Fig. 6 : Lorsque lenombre d’électronsest égal au nombrede protons, la chargeest neutre.Fig. 7 : Si on retire à unatome des électrons, ildevient une chargeélectrique positive.Fig. 8 : Si on ajoute à unatome des électrons, ildevient une chargeélectrique négative.positif car ce sont les protons qui atti-rent les électrons pour équilibrer leursatomes et non l’inverse.Pour comprendre le mouvement de ceflux d’électrons, on peut se ser vir dedeux éléments très connus : l’eau etl’air.On peut associer les électrons néga-tifs à l’eau et les protons positifs à l’air.Si on prend deux récipients pleins d’air(charge positive) et si on les relie entreeux avec un tube, il n’y aura aucun fluxcar dans chacun de ces récipients ilmanquera l’élément opposé, c’est-à-dire l’eau (voir figure 11).Même si on relie entre-eux deux réci-pients pleins d’eau (charge négative),il n’y aura aucun flux dans le tube caril n’existe pas de déséquilibre eau/air(voir figure 12).Si, par contre, on relie un récipient pleind’air (polarité positive) à un autre pleind’eau (polarité négative), on obtiendraun flux d’eau du récipient plein vers levide (voir figure 13) qui ne cessera quelorsque les deux récipients auront at-teint le même niveau (voir figure 14).ELECTRONIQUE85magazine - n° 1LE COURSLe mouvement des électrons peut êtreutilisé pour produire de la chaleur enles faisant passer à travers une résis-tance (radiateurs électriques, fer à sou-der, etc.), pour produire de la lumièreen le faisant passer à travers le fila-ment d’une ampoule ou encore, pourréaliser des électro-aimants en le fai-sant passer dans une bobine enrouléesur un morceau de fer (relais, télérup-teurs).Pour conclure, on peut affirmer que lecourant électrique est un mouvementd’électrons attirés par des protons. Unefois que chaque atome aura équilibréses protons avec les électrons man-quants, il n’y aura plus aucun courantélectrique.En alimentant une ampoule avec unetension continue fournie par une pileou un accumulateur (voir figure 19), onaura un fil de polarité négative et un filde polarité positive. Les électrons cir-culeront donc toujours dans une seu-le direction, c’est-à-dire, du pôle négatifvers le pôle positif avec une tensionconstante.LA TENSIONunité de mesure VOLTN’importe quelle pile a une électrodepositive et une électrode négative carà l’intérieur de son corps il existe undéséquilibre d’électrons.Ce déséquilibre de charges positiveset négatives génère une tension qui semesure en volt.Une pile de 9 volts a un déséquilibred’électrons 6 fois plus impor tantqu’une pile de 1,5 volt, en ef fet, enmultipliant 1,5 x 6 on obtient 9 volts(voir figures 15 et 16).Une pile de 12 volts aura un déséqui-libre d’électrons 8 fois plus importantqu’une pile de 1,5 volt.Pour vous expliquer l’impor tance decette différence, nous utiliserons en-core les éléments eau - air.Une pile de 1,5 volt peut être compa-rée à deux récipients peu profonds :l’un plein d’eau (négatif) et l’autre pleind’air (positif).Si on les relie entre eux, on aura unflux d’eau très modeste parce que ladifférence de potentiel s’avère touteaussi réduite (voir figure 13).Une pile de 9 volts est comparable àun récipient dont la profondeur s’avè-re être 6 fois plus grande que celle durécipient de 1,5 volt, par conséquent,si l’on relie entre eux le récipient né-gatif et le récipient positif on aura unflux d’eau supérieur en raison d’unedif férence de potentiel plus impor-tante.Comme pour les mesures de poids, quipeuvent être exprimées en kilogrammes- quintaux - tonnes et en hectogrammes- grammes - milligrammes, l’unité demesure volt peut aussi être expriméeavec ses multiples appelés :- kilovolt- mégavoltou bien alors avec ses sous-multiplesappelés :- millivolt- microvolt- nanovoltVous avez probablement souvent en-tendu parler de tensions continues etde tensions alternatives, mais avantde vous expliquer ce qui les différen-cie l’une de l’autre, il faut savoir que :- la tension continue est fournie par :des piles - des accumulateurs - des cel-lules solaires- la tension alternative est fournie par :des alternateurs - des transformateurs1,5 V.1,5 V.1,5 V.Fig. 11 : Si on compare l’air à une« charge positive » et l’eau à une« charge négative », en reliant entreeux deux récipients pleins d’air, iln’y aura aucun flux.Fig. 15 : Une pile de 3 volts a undéséquilibre d’électrons double parrapport à une pile de 1,5 volt.1,5 VFig. 12 : De même que, si on reliedeux récipients pleins d’eau entreeux, il n’y aura aucun flux parce qu’iln’existe pas de déséquilibre entre lacharge positive et la charge négative.1,5 V1,5 V1,5 V1,5 VFig. 13 : En reliant entre eux unrécipient plein d’eau et un pleind’air, on obtiendra un flux d’eau dece récipient vers l’autre, car il existeun déséquilibre.1,5 V1,5 V1,5 V1,5 VFig. 14 : Le flux d’eau cesseralorsqu’on aura atteint un parfaitéquilibre eau/air. Une pile estdéchargée quand les électrons sontau même nombre que les protons.Fig. 16 : Une pile de 9 volts a undéséquilibre d’électrons « six » foisplus grand qu’une pile de 1,5 volt et« deux » fois plus grand qu’une pilede 4,5 volts.ELECTRONIQUE86magazine - n° 1LE COURSLes mesures de tension les plus utiliséesdans le domaine de l'électronique sont :10203040502040608010VOLTSmVkVVmVµV====kilovoltvoltmillivoltmicrovoltDans le tableau 1 nous reportons les facteursde division et de multiplication pour convertirune tension en ses multiples et sous-multiples :TABLEAU 1CONVERSIONVOLTUne fois de plus, nous allons vous ex-pliquer la différence qui existe entreune tension « continue » et une tension« alternative », avec un exemple hy-draulique et pour ce faire, nous utili-serons nos récipients, l’un plein d’eau(pôle négatif) et l’autre plein d’air (pôlepositif).Pour simuler la tension continue on re-lie les deux récipients comme sur la fi-gure 21.L’eau s’écoulera vers le récipient vide,et lorsqu’elle aura atteint le même ni-veau dans les deux récipients, le dé-placement de l’eau cessera.De la même façon, dans une pile oudans un accumulateur, les électronsnégatifs en excès afflueront toujoursvers le pôle positif, et lorsque sera at-teint un par fait équilibre entre lescharges positives et les charges né-gatives, ce flux cessera.Une fois que cet équilibre est atteint,il n’y a plus de déplacement d’élec-trons, la pile ne réussissant plus à four-nir de courant électrique. Elle est alorsconsidérée comme déchargée.Quand une pile est déchargée on la jet-te (pas n’importe où mais dans les ré-cipients prévus à cet effet !), à la dif-férence d’un accumulateur qui, lorsqu’ilest déchargé, peut être rechargé enétant relié à un générateur de tension= kilovoltvolt x 1 000= millivoltvolt : 1 000volt : 1 000 000 = microvoltmillivolt x 1 000millivolt : 1 000= volt= microvolt= millivoltmicrovolt x 1 000microvolt x 1 000 000 = voltEn alimentant une ampoule avec unetension alternative de 12 volts, fourniepar un alternateur ou un transforma-teur (voir figure 20), ce n’est plus unfil négatif et un fil positif que nous au-rons mais alternativement l’un oul’autre car la polarité changera conti-nuellement. Cela revient à dire que,successivement (alternativement) cir-culera dans chaque fil une tension né-gative qui deviendra positive pour re-devenir négative, puis à nouveaupositive, etc. Donc, les électrons cir-culeront tantôt dans un sens, tantôtdans le sens opposé. L’inversion depolarité sur les deux fils n’inter vientpas brusquement — c’est-à-dire qu’iln’y a pas une inversion soudaine depolarité de 12 volts positifs à 12 voltsnégatifs ou vice-versa — mais de fa-çon progressive.Cela signifie que la valeur d’une ten-sion alternative commence à une va-leur de 0 volt pour augmenter pro-gressivement à 1, 2, 3, etc. voltspositifs jusqu’à atteindre son maximumpositif de 12 volts, puis elle commen-ce à redescendre à 11, 10, 9, etc. voltspositifs jusqu’à revenir à la valeur ini-tiale de 0 volt.A ce point, sa polarité s’inverse et, tou-jours de façon progressive, augmenteà 1, 2, 3, etc. volts négatifs jusqu’à at-teindre son maximum négatif de 12volts, puis elle commence à redes-cendre à 11, 10, 9, etc. volts négatifs,jusqu’à retourner à la valeur de départde 0 volt (voir figure 26).Ce cycle du positif au négatif se répè-te à l’infini.4,5 V4,5 V.Fig. 19 : En tension « continue » onaura toujours un fil de polariténégative et un de polarité positive.Fig. 17 :TENSIONS CONTINUES- On prélève la tension « continue » desbatteries rechargeables, des piles et des cellules solaires.PRISE 220 VFig. 18 :TENSIONS ALTERNATIVES- On prélève la tension « alternative » desalternateurs, des transformateurs et du secteur 220 volts.Fig. 20 : En tension « alternative »les deux fils n’ont pas de polarité,parce qu’alternativement, lesélectrons vont dans un sens puisdans le sens opposé.ELECTRONIQUE87magazine - n° 1LE COURSexterne, qui se chargera de créer à nou-veau le déséquilibre initial entre élec-trons et protons.Pour simuler la tension alternative, onutilise toujours les deux récipients, quel’on place, cette fois, sur un plan enbascule (voir figure 22).Une main invisible placera celui pleind’eau (polarité négative) en positionsurélevée par rapport à l’autre qui estvide (polarité positive).Tout d’abord, l’eau s’écoulera vers lerécipient vide et lorsque le flux cesse-ra, on aura le récipient de gauche vide(polarité positive), et celui de droiteplein d’eau (polarité négative).A ce point, la « main invisible » soulè-vera le récipient de droite en faisantécouler l’eau dans le sens inverse jus-qu’à remplir le récipient de gauche, etune fois qu’il se sera rempli, cettemême main le soulèvera encore pourinverser à nouveau le flux de l’eau (voirfigure 25).De cette façon, l’eau s’écoulera dansle tube reliant les deux récipients,d’abord dans un sens, puis dans lesens opposé.Fig. 21 : En tension « continue »l’eau s’écoule vers le récipient pleind’air jusqu’à ce que s’opère unparfait équilibre entre les deuxéléments.LA FREQUENCEunité de mesurele HERTZDans la figure 26 nous montrons le gra-phique d’une période de la tension al-ternative qui, comme vous pouvez levoir, représente une sinusoïde compo-sée d’une alternance positive et d’unealternance négative.On appelle fréquence, le nombre dessinusoïdes qui se répètent en l’espa-ce d’une seconde. On l’exprime avecle symbole Hz, qui signifie Hertz.Si vous observez l’étiquette qui figuresur le compteur de votre habitation,vous y trouverez l’indication 50 Hz.Ce nombre sert à indiquer que la ten-sion que nous utilisons pour allumernos lampes change de polarité 50 foisen 1 seconde.Fig. 22 : En tension « alternative »l’eau s’écoule vers le récipient vide.Les mesures de fréquence les plus utiliséesdans le domaine de l'électronique sont :HzkHzMHzGHz====hertzkilohertzmégahertzgigahertzDans le tableau 2 nous reportons les facteursde division et de multiplication pour convertirune fréquence en ses multiples et sous-multiples :TABLEAU 2CONVERSIONHERTZFig. 23 : Quand celui-ci s’est rempli,il devient de polarité opposée,c’est-à-dire négative.= kilohertzhertz x 1 000hertz x 1 000 000 = mégahertzkilohertzkilohertzmégahertzkilohertzmégahertzmégahertzxxx:::111111= mégahertz000000 000 = gigahertz= gigahertz000= hertz000= kilohertz000000 000 = hertz= mégahertzgigahertz : 1 000gigahertz : 1 000 000 = kilohertzFig. 24 : A ce point, le récipient pleinse lève et l’eau s’écoule en sensinverse.1 secondeVOLTMAXALTERNANCEPOSITIVECC =AC =tensioncontinuetensionalternative0 VOLTALTERNANCENEGATIVEVOLTMAXFig. 25 : Quand le récipient degauche est plein, il se lève pourinverser le flux.Fig. 26 : On appelle « fréquence » le nombre des sinusoïdes qui se répètent en« 1 seconde ». La fréquence se mesure en Hertz.ELECTRONIQUE88magazine - n° 1 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

dietanamase.keep.pl