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Electrocinétique
Fouad BELHORA
1ère Partie : Electrostatique
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Introduction - Historique
Chapitre 1 : Interaction entre charges au repos – Loi de Coulomb
Chapitre 2 : Le champ électrostatique dans le vide
Chapitre 3 : Conducteurs en équilibre électrostatique dans le vide
Chapitre 4 : Le champ électrostatique dans les milieux diélectriques
BILAN
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Electrostatique : effet de charges immobiles
- dans le vide ou sur un support isolant
E = 0 , V = cte
Electrocinétique : charges en mouvement
E = 0
E = σ / ε0 .n
conducteur
V
E ≠ 0 🡺charges en mouvement
🡺 courant : densité : j
M(x,y,z)
E(x,y,z)
V(x,y,z)
2ère Partie : Electrocinétique
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Introduction
Chapitre 1 : Le courant électrique
Chapitre 2 : Courants de conduction dans les solides
Chapitre 3 : La conduction – aspect macroscopique
Chapitre 4 : Aspect énergétique : loi de Joule
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Le courant électrique
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Types de courants électriques
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Bandes de conduction et de valence
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Niveau de Fermi
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Bandes d'énergie dans les isolants et les métaux
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Courant dans les conducteurs
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Résistance
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Dipôles
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Association de dipôles en série
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Association en parallèle
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Exemple
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Générateurs et récepteurs en
régime permanent
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Sources de forces motionnelles
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Human-Powered Wearable Computing - Starner 1996
Puissance fournie
Mouvements
des doigts 0.76 - 2.1 mW
(6.9 - 19 mW)
Chaleur humaine 2.4 - 4.8 W
Pouls 0.37 W
(0.93 W)
Souffler 0.4 W
(0.83 W)
Respiration 0.42 W
(0.83 W)
Mouvements
des bras 0.33 W
(60 W)
Mouvement du
pied 5 - 8.3 W
(67 W)
(tête seulement)
Puissance calorifique consommée
Sources potentielles d’énergie du corps humain
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Signe de la puissance : résumé
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Puissance électromotrice et bilan de puissance
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Puissance d'un tronçon contre-électromoteur
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Générateurs
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Source de tension
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Source de courant
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Caractéristique d'un générateur
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Récepteurs véritables
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Electrolyseurs
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Exemple de caractéristique non linéaire
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Equivalence Thévenin - Norton
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Transformation des générateurs
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Réseaux électriques linéaires en
régime permanent
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Définitions
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Régime permanent, éléments linéaires
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Choix du sens du courant
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Choix du sens des tensions
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Lois de Kirchhoff : loi des noeuds
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Loi des noeuds : exemple
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Différence de potentiel dans une branche : conventions
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Lois de Kirchhoff : loi des mailles
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Equivalence source de courant – source de tension
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Résolution par les lois de Kirchhoff
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Résolution par les lois de Kirchhoff
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Résolution par les lois de Kirchhoff
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Exemple
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Théorème de superposition pour l'électrocinétique
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Extinction des sources
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Exemple (théorème de superposition)
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Transfiguration des réseaux
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Théorème de Kenelly
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Théorème de Kenelly : système en triangle
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Théorème de Kenelly : la suite
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Equation de transformation triangle - étoile
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Pour mémoire : équation de transformation étoile - triangle
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Théorème de Millman
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Rappel : équivalence Thévenin - Norton
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Théorème de Millman
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Théorème de Millman
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Théorème de Thévenin
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Utilité pratique du théorème de Thévenin
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Théorème de Norton
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Précision sur le courant de court circuit
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Source équivalente de Norton en charge
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Equivalence Thévenin - Norton
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Exemple
70
Exemple
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Exemple par le théorème de Thévenin : RTH
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Exemple par le théorème de Thévenin : eTH
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Exemple par le théorème de Thévenin : eTH
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Exemple par le théorème de Thévenin : fin du calcul
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Résumé
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Electrocinétique en régime
variable quasi-permanent
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Résistance et condensateur
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Bobine d'auto-induction
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Réseaux linéaires en régime sinusoïdal forcé
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Réponse d'un système alimenté par une f.e.m. variable
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Pourquoi étudier un régime sinusoïdal ?
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Fonctions sinusoïdales
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Déphasages des tensions dans un circuit en alternatif : résistances
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Déphasages des tensions dans un circuit en alternatif : résistances
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Déphasages des tensions dans un circuit en alternatif : condensateurs
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Déphasages des tensions dans un circuit en alternatif : condensateurs
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Déphasages des tensions dans un circuit en alternatif : Bobines
88
Résumé
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Notation complexe des courants et tensions
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Expression complexes des tensions sur les différents composants
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Impédances complexes
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Résumé des impédances complexes
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Utilisation des impédances complexes
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Exemple
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Impédances en série
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Généralisation : propriétés de la représentation complexe
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Représentation de Fresnel
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Somme de deux fonctions sinusoïdales
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Diagramme de Fresnel des composants élémentaires
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Diagramme de Fresnel dans un circuit en série
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Résonance en courant dans un circuit RLC série
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Facteur de qualité
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Diagramme de Fresnel dans un circuit en parallèle
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Diagramme de Fresnel dans un circuit en parallèle
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Situations hybrides (exemple partiel)
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Sources de tension sinusoïdales
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Théorèmes généraux en alternatif
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Théorème de Kennelly en alternatif
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Théorème de Thévenin
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Théorème de Norton
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Impédances d'entrée d'un dipôle
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Impédance de sortie d'un dipôle
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Puissance en alternatif
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Puissance instantanée
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Puissance active
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Définition de la valeur efficace : exemple de la tension
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Puissance réactive
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Puissance réactive
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Puissance absorbée par une impédance
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Importance du facteur de puissance