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Analyse des circuits électriques aAlexander aSadiku sciences de l’ingénieur Ana

Analyse des circuits électriques aAlexander aSadiku sciences de l’ingénieur Analyse des circuits électriques Dans la collection « Sciences de l’ingénieur » BEER, JOHNSTON, Mécanique pour ingénieurs. Vol. 1. Statique BEER, JOHNSTON, Mécanique pour ingénieurs. Vol. 2. Dynamique CENGEL, BOLES, LACROIX, Thermodynamique. Une approche pragmatique Chez le même éditeur BENSON, Physique. 1. Mécanique, 4e éd. BENSON, Physique. 2. Électricité et magnétisme, 4e éd. BENSON, Physique. 3. Ondes, optique et physique moderne, 4e éd. HECHT, Physique PÉREZ, LAGOUTE, PUJOL, DESMEULES, Physique. Une approche moderne SÉGUIN, TARDIF, DESCHENEAU, Physique XXI. Tome A. Mécanique SÉGUIN, TARDIF, DESCHENEAU, Physique XXI. Tome B. Électricité et magnétisme SÉGUIN, TARDIF, DESCHENEAU, Physique XXI. Tome C. Ondes et physique moderne TAILLET, VILLAIN, FEBVRE, Dictionnaire de physique, 2e éd. WILDI, SYBILLE, Électrotechnique, 4e éd. aA lex ander aSadiku sciences de l’ingénieur Analyse des circuits électriques © Groupe De Boeck s.a., 2012 Éditions De Boeck Université Rue des Minimes 39, B-1000 Bruxelles Pour la traduction et l’adaptation française Tous droits réservés pour tous pays. Il est interdit, sauf accord préalable et écrit de l’éditeur, de reproduire (notamment par photocopie) partiellement ou totalement le présent ouvrage, de le stocker dans une banque de données ou de le communiquer au public, sous quelque forme et de quelque manière que ce soit. Imprimé en Italie Dépôt légal : Bibliothèque nationale, Paris : janvier 2012 Bibliothèque royale Albert Ier, Bruxelles : 2012/0074/048 ISBN 978-2-8041-6602-1 Pour toute information sur notre fonds et les nouveautés dans votre domaine de spécialisation, consultez notre site web : www.deboeck.com Ouvrage original Fundamentals of Electric Circuits, 3rd edition. Published by McGraw-Hill. Original edition copyright © 2007 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. French edition copyright © 2012 by Groupe de Boeck s.a. All rights reserved. Cet ouvrage est dédié à nos épouses Kikelomo et Hannah. C’est grâce à leur com- préhension et encouragement permanent que notre travail a pu aboutir. Matthew et Chuck Cet ouvrage a été traduit en français par : Ir. Marius Dancila Professeur, Haute École de Namur Dr. Ir. Dragos Dancila Assistant de recherche, Université catholique de Louvain Les traducteurs remercient les éditions De Boeck et plus particulièrement Madame Florence Lemoine, Madame Mélanie Kuta, Monsieur Fabrice Serville et Monsieur Fabrice Chrétien, pour leur aide et bienveillante attention. ix Table des matières Préface xiv Remerciements xviii Visite guidée xxi Avis aux étudiants xxiii Les auteurs xxv PREMIERE PARTIE Circuits à courant continu (c.c.) 2 Chapitre 1 Concepts de base 3 1.1 Introduction 4 1.2 Système d’unités de mesure 4 1.3 Charge et courant électrique 6 1.4 Différence de potentiel 9 1.5 Puissance et énergie électrique 11 1.6 Éléments de circuit 15 1.7 † Applications 17 1.7.1 Le tube cathodique TV 1.7.2 La facture d’électricité 1.8 † Résolution de problèmes 20 1.9 Résumé du chapitre 23 Questions récapitulatives 24 Problèmes à résoudre 24 Problèmes récapitulatifs 27 Chapitre 2 Lois fondamentales 29 2.1 Introduction 30 2.2 La loi d’Ohm 30 2.3 † Nœuds, branches et boucles 35 2.4 Les lois de Kirchhoff 37 2.5 Résistors en série et diviseur de tension 43 2.6 Résistors en parallèle et diviseur de courant 44 2.7 † Transformations étoile–triangle 52 2.8 † Applications 58 2.8.1 Les systèmes d’éclairage 2.8.2 L’adaptation des instruments de mesure à c.c. 2.9 Résumé du chapitre 65 Questions récapitulatives 66 Problèmes à résoudre 67 Problèmes récapitulatifs 78 Chapitre 3 Méthodes d’analyse 81 3.1 Introduction 82 3.2 Analyse nodale 82 3.3 Analyse nodale pour circuits avec sources de tension 88 3.4 Analyse de mailles 92 3.5 Analyse de mailles pour circuits avec sources de courant 97 3.6 † Analyse nodale et de mailles par ins- pection du circuit 99 3.7 Analyse nodale versus analyse de mailles 103 3.8 Analyse des circuits avec le logiciel PSpice 104 3.9 † Applications : les circuits en c.c. d’un transistor 106 3.10 Résumé du chapitre 111 Questions récapitulatives 112 Problèmes à résoudre 113 Problème récapitulatif 125 Chapitre 4 Théorèmes des circuits 127 4.1 Introduction 128 4.2 Propriété de linéarité 128 4.3 Principe de superposition 130 4.4 Transformation de sources 135 4.5 Théorème de Thévenin 139 4.6 Théorème de Norton 145 4.7 † Variantes pour les théorèmes de Thévenin et de Norton 148 4.8 Transfert de puissance maximale 150 4.9 Vérification des théorèmes de circuit avec PSpice 152 4.10 † Applications 155 4.10.1 Modélisation des sources 4.10.2 Mesure des résistances 4.11 Résumé du chapitre 160 Questions récapitulatives 161 Problèmes à résoudre 162 Problèmes récapitulatifs 173 x Table des matières Chapitre 5 Amplificateurs opérationnels 175 5.1 Introduction 176 5.2 Amplificateurs opérationnels 176 5.3 L’ampli op idéal 180 5.4 L’amplificateur inverseur 181 5.5 L’amplificateur non-inverseur 183 5.6 L’amplificateur sommateur 185 5.7 L’amplificateur différentiel 186 5.8 Cascades d’amplis op 189 5.9 Analyse des amplis op avec PSpice 193 5.10 † Applications 194 5.10.1 Convertisseur numérique-analo- gique 5.10.2 Amplificateurs d’instrumentation 5.11 Résumé du chapitre 198 Questions récapitulatives 200 Problèmes à résoudre 201 Problèmes récapitulatifs 212 Chapitre 6 Condensateurs et inducteurs 213 6.1 Introduction 214 6.2 Condensateurs 214 6.3 Condensateurs en série et en parallèle 220 6.4 Inducteurs 224 6.5 Bobines en série et en parallèle 228 6.6 † Applications 231 6.6.1 L’intégrateur 6.6.2 Le différenciateur 6.6.3 Le calculateur analogique 6.7 Résumé du chapitre 239 Questions récapitulatives 240 Problèmes à résoudre 241 Problèmes récapitulatifs 250 Chapitre 7 Circuits du premier ordre 251 7.1 Introduction 252 7.2 Circuit RC libre de source 252 7.3 Circuit RL libre de source 257 7.4 Fonctions singulières 263 7.5 Réponse échelon d’un circuit RC 271 7.6 Réponse échelon d’un circuit RL 277 7.7 † Circuits ampli op du premier ordre 281 7.8 Analyse transitoire avec PSpice 286 7.9 † Applications 290 7.9.1 Circuits de temporisation 7.9.2 Unité flash photographique 7.9.3 Circuits à relais 7.9.4 Circuit d’allumage d’une automobile 7.10 Résumé du chapitre 296 Questions récapitulatives 298 Problèmes à résoudre 299 Problèmes récapitulatifs 309 Chapitre 8 Circuits du second ordre 311 8.1 Introduction 312 8.2 Valeurs initiales et finales des variables du circuit 313 8.3 Circuit RLC série libre de source 317 8.4 Circuit RLC parallèle libre de source 324 8.5 Réponse échelon d’un circuit RLC série 329 8.6 Réponse échelon d’un circuit RLC parallèle 334 8.7 Généralités sur les circuits du second ordre 336 8.8 Circuits du second ordre avec amplis op 341 8.9 Analyse des circuits RLC avec PSpice 344 8.10 Principe de la dualité 347 8.11 † Applications 351 8.11.1 Système d’allumage d’automobile 8.11.2 Circuits de lissage 8.12 Résumé du chapitre 354 Questions récapitulatives 355 Problèmes à résoudre 356 Problèmes récapitulatifs 365 DEUXIEME PARTIE Circuits à courant alternatif (c.a.) 366 Chapitre 9 Grandeurs sinusoïdales et phaseurs 367 9.1 Introduction 368 9.2 Grandeurs sinusoïdales 369 9.3 Phaseurs 374 9.4 Relations entre phaseurs et éléments de circuit 382 9.5 Impédance et admittance 384 9.6 † Les lois de Kirchhoff dans le domaine phasoriel 387 9.7 Association d’impédances 387 9.8 † Applications 393 9.8.1 Circuits RC de déphasage 9.8.2 Circuits en pont à c.a. 9.9 Résumé du chapitre 399 Questions récapitulatives 400 Problèmes à résoudre 400 Problèmes récapitulatifs 409 Table des matières xi Chapitre 10 Analyse des circuits à c.a. 411 10.1 Introduction 412 10.2 Analyse nodale 412 10.3 Analyse de mailles 415 10.4 Théorème de superposition 419 10.5 Transformation de source 422 10.6 Circuits équivalents de Thévenin et de Norton 424 10.7 Circuits à c.a. avec amplis op 428 10.8 Analyse des circuits à c.a. à l’aide de PSpice 430 10.9 † Applications 435 10.9.1 Le multiplicateur de capacité 10.9.2 Oscillateurs 10.10 Résumé du chapitre 439 Questions récapitulatives 440 Problèmes à résoudre 441 Chapitre 11 Puissance en courant alternatif 455 11.1 Introduction 456 11.2 Puissance instantanée et puissance moyenne 456 11.3 Transfert maximal de puissance 462 11.4 Valeur efficace (r.m.s.) 465 11.5 Puissance apparente et facteur de puissance (cosφ) 468 11.6 Puissance complexe 471 11.7 † Conservation de l’énergie en c.a. 475 11.8 Amélioration du facteur de puissance 478 11.9 † Applications 480 11.9.1 Mesure de la puissance et de l’éner- gie électrique 11.9.2 Coût de la consommation d’électri- cité 11.10 Résume du chapitre 486 Questions récapitulatives 487 Problèmes à résoudre 488 Problèmes récapitulatifs 498 Chapitre 12 Circuits triphasés 501 12.1 Introduction 502 12.2 Système triphasé équilibré 503 12.3 Système équilibré Y - Y 507 12.4 Système équilibré Y - Δ 510 12.5 Système équilibré Δ - Δ 513 12.6 Système équilibré Δ - Y 514 12.7 Puissance dans un système équilibré 517 12.8 † Systèmes triphasés asymétriques 523 12.9 Utilisation du logiciel PSpice pour les circuits triphasés 527 12.10 † Applications 532 12.10.1 Mesure de la puissance en triphasé 12.10.2 Le câblage des installations résiden- tielles 12.11 Résumé du chapitre 540 Questions récapitulatives 541 Problèmes à résoudre 542 Problèmes récapitulatives 551 Chapitre 13 Circuits à couplage magnétique 553 13.1 Introduction 554 13.2 Inductance mutuelle 555 13.3 L’énergie dans un circuit à couplage magnétique 562 13.4 Le transformateur linéaire 565 13.5 Le transformateur idéal 571 13.6 L’autotransformateur idéal 578 13.7 Le transformateur triphasé 581 13.8 PSpice pour l’analyse des circuits à couplage magnétique 584 13.9 † Applications 589 13.9.1 Le transformateur en tant que dispo- sitif de séparation 13.9.2 Le transformateur en tant qu’élément d’adaptation uploads/Sante/ 9782804166021.pdf