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COURS DE PHYSIQUE ÉLECTROCINÉTIQUE JIMMY ROUSSEL 2021 femto-physique.fr/electro

COURS DE PHYSIQUE ÉLECTROCINÉTIQUE JIMMY ROUSSEL 2021 femto-physique.fr/electrocinetique Cours d’électrocinétique – femto-physique.fr JIMMY ROUSSEL, professeur agrégé à l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes Copyright © 2021 Jimmy Roussel cbn Ce document est sous licence Creative Commons « Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale 3.0 non transposé (CC BY-NC 3.0) ». Pour plus d’informations : creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/ Ce document est réalisé avec l’aide de KOMA-Script et L AT EX en utilisant la classe kaobook. 1re édition – Mars 2016 Version en ligne – femto-physique.fr/electrocinetique Preface Ce cours s’intéresse à l’électrocinétique, c’est-à-dire à l’étude de la répartition du potentiel et du courant électrique au sein d’un circuit électrique. On distinguera les régimes stationnaires des régimes variables que l’on placera dans le cadre de l’approximation des régimes quasi-stationnaires. Ce cours s’adresse plus particulièrement à des étudiants de premier cycle universitaire ou élèves des CPGE. Les candidats au CAPES ou à l’Agrégation peuvent y trouver également matière à réﬂexion. J’ai essayé le plus possible d’illustrer les différentes notions par des exemples ou de simples exercices. Mais pour un entraînement plus poussé, j’invite le lecteur à se procurer l’eBook suivant : • Électrocinétique – 50 exercices et problèmes corrigés. disponibles à l’adresse payhip.com/femto Remarque : ce recueil est en cours d’élaboration ce qui explique la présence de certains chapitres encore inactifs. Jimmy Roussel Table des matières Preface iii Table des matières v 1 ÉTUDE DES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES EN RÉGIME CONTINU 1 1.1 Lois de l’électrocinétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Phénomènes résistifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Dipôles actifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Méthodes de résolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 CONDENSATEURS ET BOBINES 17 2.1 Condensateur électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 Bobine d’induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3 RÉGIMES TRANSITOIRES 25 3.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 Décharge d’un condensateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3 Circuit RL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.4 Oscillateur RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4 RÉGIME SINUSOÏDAL FORCÉ 35 4.1 Signaux périodiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2 Impédance et admittance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3 Puissance en régime forcé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5 FILTRAGE PASSIF 47 5.1 Fonction de transfert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2 Filtrage passe-haut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.3 Filtrage passe-bas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.4 Filtre passe-bande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.5 Stabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Références 65 Notations 66 Grandeurs et constantes physiques 67 Table des ﬁgures 1.1 Les différentes conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Représentation d’une tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 maille d’un circuit orientée par le sens de parcours positif indiqué. . . . . . 3 1.5 Réseau constitué de deux résistances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Schéma et caractéristique d’un conducteur ohmique. . . . . . . . . . . . . . 5 1.6 Conducteurs ohmiques en série. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.7 Conducteurs ohmiques en parallèle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.8 Pont diviseur de tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.9 Pont diviseur de courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.12 Puissance produite en fonction du courant débité. . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.10 Source idéale de tension : schéma et caractéristique . . . . . . . . . . . . . . 8 1.11 Source réelle de tension : schéma et modélisation linéaire. . . . . . . . . . . 8 1.15 Puissance fournie par une source de courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.13 Source de courant idéale : schéma et caractéristique. . . . . . . . . . . . . . 9 1.14 Source réelle de courant : schéma et caractéristique. . . . . . . . . . . . . . . 9 1.17 Batterie en charge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.16 Équivalence Thévenin-Norton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.18 Moteur à courant continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.19 Charge d’une batterie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.20 Circuit étudié. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.21 Circuit étudié. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Sante/ cours-electrocinetique.pdf