Circuits électriques 1 : pack de révision

Formulaires, étapes clés de la méthode pour chaque thème et 14 exercices, avec les corrigés complets à la fin.

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1Formules et méthodes

Résistances en série et en parallèle

Résistances en série
Req = R1 + R2 + …
Résistances en parallèle
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
Deux en parallèle
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Loi d’Ohm
V = I·R
Puissance
P = V·I = I²R = V²/R

Méthode

  1. Commencez par l’extrémité du réseau la plus éloignée des bornes.
  2. Associez les résistances en série en les additionnant, et les résistances en parallèle avec 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
  3. Redessinez le circuit après chaque étape.
  4. Recommencez jusqu’à ce qu’il ne reste qu’une résistance entre les bornes.

Méthode des nœuds

Loi des nœuds de Kirchhoff
ΣIin = ΣIout
Courant de branche
I = (Va − Vb)/R
Nœud de référence
Vground = 0

Méthode

  1. Choisissez un nœud de référence (la masse) et nommez les potentiels des autres nœuds.
  2. Écrivez la loi des nœuds de Kirchhoff à chaque nœud inconnu : les courants qui sortent par chaque branche égalent les courants qui entrent.
  3. Exprimez chaque courant de branche sous la forme (Va − Vb)/R.
  4. Résolvez le système d’équations, puis trouvez les courants demandés.

Méthode des mailles

Loi des mailles de Kirchhoff
ΣV = 0 sur chaque maille
Résistance commune
courant = I1 − I2
Source de courant dans une maille
impose ce courant de maille

Méthode

  1. Dessinez un courant dans le sens horaire dans chaque maille (fenêtre) du circuit.
  2. Appliquez la loi des mailles de Kirchhoff à chaque maille : la somme des chutes de tension est nulle.
  3. Dans une résistance commune à deux mailles, le courant est la différence des deux courants de maille.
  4. Résolvez les équations ; un résultat négatif signifie que le courant circule dans l’autre sens.

Superposition

Superposition
x = x1 + x2 + … (one source at a time)
Source de tension éteinte
court-circuit (0 V)
Source de courant éteinte
circuit ouvert (0 A)
Diviseur de tension
V2 = V·R2/(R1 + R2)
Diviseur de courant
I1 = I·R2/(R1 + R2)

Méthode

  1. Comptez les sources indépendantes. Vous résoudrez un circuit plus simple par source.
  2. Gardez une source et éteignez les autres : une source de tension devient un court-circuit (un fil), une source de courant devient un circuit ouvert (une coupure).
  3. Résolvez le circuit simplifié pour la tension ou le courant cherché, en notant son sens.
  4. Recommencez pour chaque source, puis additionnez les contributions avec leurs signes.

Thévenin et Norton

Tension de Thévenin
Vth = Vopen circuit
Résistance de Thévenin
Rth : toutes les sources éteintes, vue depuis a–b
Courant de Norton
IN = Vth/Rth
Courant de charge
IL = Vth/(Rth + RL)
Transfert de puissance maximal
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Méthode

  1. Retirez la charge et repérez les deux bornes a et b.
  2. Trouvez la tension à vide entre a et b : c’est Vth.
  3. Éteignez toutes les sources indépendantes et trouvez la résistance vue des bornes a–b : c’est Rth.
  4. Rebranchez la charge sur le circuit équivalent : Vth en série avec Rth.
  5. Pour l’équivalent de Norton, convertissez : IN = Vth/Rth, avec RN = Rth en parallèle.

Circuits à ampli op

Amplificateur inverseur
Vout = −(Rf/Rin)·Vin
Amplificateur non inverseur
Vout = (1 + Rf/R1)·Vin
Amplificateur sommateur
Vout = −Rf(V1/R1 + V2/R2)
Ampli op idéal
V+ = V−, Iin = 0

Transitoires RC et RL

Constante de temps
τ = RC | τ = L/R
Réponse
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Condensateur en continu
circuit ouvert ; vC ne peut pas sauter
Bobine en continu
court-circuit ; iL ne peut pas sauter
Régime établi
t ≈ 5τ

Méthode

  1. Trouvez la valeur initiale juste après la commutation : la tension d’un condensateur et le courant d’une bobine ne peuvent pas varier brusquement.
  2. Trouvez la valeur finale longtemps après la commutation : un condensateur se comporte comme un circuit ouvert, une bobine comme un court-circuit.
  3. Trouvez la constante de temps : τ = RC ou τ = L/R, avec la résistance vue par le condensateur ou la bobine.
  4. Utilisez x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.

2Exercices

1.Résistances en série et en parallèleMoyen
R1​ = 6 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​15 VR2​20 ΩAR4​4 ΩB

Trouvez la résistance équivalente Req vue par la source V1.

V1 = 15 VR1 = 6 ΩR2 = 20 ΩR3 = 4 ΩR4 = 4 Ω
Req = Ω
2.Résistances en série et en parallèleDifficile
R1​ = 6 ΩIR1​R3​ = 2 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​36 VR2​15 ΩAR4​3 ΩBR6​4 Ω

Trouvez le courant IR1 fourni par la source, qui traverse R1.

V1 = 36 VR1 = 6 ΩR2 = 15 ΩR3 = 2 ΩR4 = 3 ΩR5 = 4 ΩR6 = 4 Ω
IR1 = A
3.Méthode des nœudsMoyen
−+Vs​ = 5 VIs​1 AAR1​12 ΩR2​6 ΩB

La source de tension Vₛ entre A et B a sa borne + en B, donc elle impose VB − VA = Vₛ. Utilisez la méthode des nœuds avec un super-nœud pour trouver le potentiel du nœud VB (par rapport à la masse).

Is = 1 AVs = 5 VR1 = 12 ΩR2 = 6 Ω
VB = V
4.Méthode des nœudsDifficile
R1​ = 15 ΩR2​ = 15 ΩR4​ = 20 Ω+−V1​12 VR3​6 ΩAR5​4 ΩBIs​1,5 A−+V2​18 V

Utilisez la méthode des nœuds pour trouver le potentiel du nœud VA (par rapport à la masse).

V1 = 12 VIs = 1,5 AV2 = 18 VR1 = 15 ΩR2 = 15 ΩR3 = 6 ΩR4 = 20 ΩR5 = 4 Ω
VA = V
5.Méthode des maillesMoyen
R1​ = 8 ΩR2​ = 15 Ω+−V1​6 VR3​3 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

Utilisez la méthode des mailles pour trouver le courant de maille I1 (sens horaire).

V1 = 6 VV2 = 30 VR1 = 8 ΩR2 = 15 ΩR3 = 3 Ω
I1 = A
6.Méthode des maillesDifficile
R1​ = 20 ΩR2​ = 20 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​9 VR4​2 ΩAR5​30 ΩB+−V2​18 VI1​I2​I3​

Utilisez la méthode des mailles pour trouver le courant de maille I2 (sens horaire).

V1 = 9 VV2 = 18 VR1 = 20 ΩR2 = 20 ΩR3 = 2 ΩR4 = 2 ΩR5 = 30 Ω
I2 = A
7.SuperpositionMoyen
R1​ = 8 ΩIR1​R3​ = 12 Ω+−V1​10 VR2​5 ΩAR4​15 ΩBIs​2 A

Utilisez la superposition pour trouver la puissance PR1 absorbée par R1.

V1 = 10 VIs = 2 AR1 = 8 ΩR2 = 5 ΩR3 = 12 ΩR4 = 15 Ω
PR1 = W
8.SuperpositionDifficile
R1​ = 25 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 12 Ω+−V1​5 VR3​30 ΩIR3​AIs​5 AB−+V2​24 V

Utilisez le théorème de superposition pour trouver le courant IR3 dans R3 dans le sens de la flèche.

V1 = 5 VIs = 5 AV2 = 24 VR1 = 25 ΩR2 = 25 ΩR3 = 30 ΩR4 = 12 Ω
IR3 = A
9.Thévenin et NortonMoyen
R1​ = 5 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​6 VR2​10 ΩAab

Trouvez le courant de Norton IN : le courant qui circule de a vers b si les bornes sont court-circuitées.

V1 = 6 VR1 = 5 ΩR2 = 10 ΩR3 = 5 Ω
IN = A
10.Thévenin et NortonDifficile
R1​ = 6 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​18 VR2​30 ΩAIs​2,5 ABab

Trouvez la tension de Thévenin Vth vue des bornes a–b.

V1 = 18 VIs = 2,5 AR1 = 6 ΩR2 = 30 ΩR3 = 6 Ω
Vth = V
11.Circuits à ampli opMoyen
−+Vout​Rf​ = ?R1​ = 100 kΩVin​

Choisissez la résistance de contre-réaction Rf qui donne à cet amplificateur non inverseur un gain en tension de 11.

R1 = 100 kΩAv = 11
Rf = kΩ
12.Circuits à ampli opDifficile
−+Vout​Rf​ = 1 kΩV1​ = −1,6 VR1​ = 2 kΩV2​ = 0,8 VR2​ = 4,7 kΩ

L’amplificateur sommateur utilise un ampli op idéal alimenté en ±15 V. Trouvez la tension de sortie Vout.

V1 = −1,6 VV2 = 0,8 VR1 = 2 kΩR2 = 4,7 kΩRf = 1 kΩ
Vout = V
13.Transitoires RC et RLMoyen
+−Vs​12 Vt = 0R = 33 ΩL68 mHi(t)

La bobine n’est parcourue par aucun courant avant la fermeture de l’interrupteur à t = 0. Trouvez la tension vL aux bornes de la bobine à t = 5 ms.

Vs = 12 VR = 33 ΩL = 68 mHt = 5 ms
vL = V
14.Transitoires RC et RLDifficile
+−Vs​6 VR1​ = 20 ΩR2​ = 15 Ωs’ouvre à t = 0L150 mHi(t)

L’interrupteur aux bornes de R2 est fermé depuis longtemps, donc le courant de la bobine est permanent. À t = 0, l’interrupteur s’ouvre. Trouvez le courant de la bobine i à t = 5 ms.

Vs = 6 VR1 = 20 ΩR2 = 15 ΩL = 150 mHt = 5 ms
i = A

3Solutions

1.Résistances en série et en parallèle

Réponse: Req = 11,71 Ω

Résistances en série et en parallèle : en série, le même courant traverse chaque résistance et R = R₁ + R₂ + …. En parallèle, chaque résistance a la même tension et 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Un réseau en échelle se réduit paire par paire jusqu’à une seule résistance équivalente.

R1​ = 6 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​15 VR2​20 ΩAR4​4 ΩB

Regrouper les résistances depuis l’extrémité

Commencez par l’extrémité la plus éloignée de la source et remontez vers elle. Des résistances parcourues par le même courant sont en série ; des résistances entre les deux mêmes nœuds sont en parallèle.

R3 + R4 = 4 + 4 = 8 Ω
R2 ∥ 8 = 20·8/(20+8) = 5,714 Ω
Req = R1 + 5,714 = 6 + 5,714 = 11,71 Ω

Réponse

Req = 11,71 Ω
2.Résistances en série et en parallèle

Réponse: IR1 = 3,883 A

Résistances en série et en parallèle : en série, le même courant traverse chaque résistance et R = R₁ + R₂ + …. En parallèle, chaque résistance a la même tension et 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Un réseau en échelle se réduit paire par paire jusqu’à une seule résistance équivalente.

R1​ = 6 ΩR3​ = 2 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​36 VR2​15 ΩAR4​3 ΩBR6​4 Ω

Regrouper les résistances depuis l’extrémité

Commencez par l’extrémité la plus éloignée de la source et remontez vers elle. Des résistances parcourues par le même courant sont en série ; des résistances entre les deux mêmes nœuds sont en parallèle.

R5 + R6 = 4 + 4 = 8 Ω
R4 ∥ 8 = 2,182 Ω
R3 + 2,182 = 4,182 Ω
R2 ∥ 4,182 = 3,27 Ω
Req = R1 + 3,27 = 6 + 3,27 = 9,27 Ω

Courant fourni par la source

La source ne voit que Req, donc la loi d’Ohm donne le courant qu’elle fournit. Ce courant traverse R₁.

IR1 = V1/Req = 36/9,27 = 3,883 A

Réponse

IR1 = 3,883 A
3.Méthode des nœuds

Réponse: VB = 5,667 V

Méthode des nœuds : choisissez un nœud de référence, nommez les potentiels inconnus, écrivez la loi des nœuds de Kirchhoff à chaque nœud inconnu avec la loi d’Ohm (I = ΔV/R), puis résolvez le système obtenu.

Former un super-nœud

La source de tension entre A et B est parcourue par un courant inconnu, donc on ne peut pas écrire la loi des nœuds séparément en A ou en B. Englobez A, B et la source dans un super-nœud : le courant qui y entre est égal au courant qui en sort.

VB = VA + Vs = VA + 5
VA/R1 + VB/R2 = Is

Résoudre

VA/12 + (VA + 5)/6 = 1
VA = (1 − 5/6)/(1/12 + 1/6) = 0,6667 V
VB = 0,6667 + 5 = 5,667 V

Réponse

VB = 5,667 V
4.Méthode des nœuds

Réponse: VA = 3,158 V

Méthode des nœuds : choisissez un nœud de référence, nommez les potentiels inconnus, écrivez la loi des nœuds de Kirchhoff à chaque nœud inconnu avec la loi d’Ohm (I = ΔV/R), puis résolvez le système obtenu.

R1​ = 15 ΩR2​ = 15 ΩR4​ = 20 Ω+−V1​12 VR3​6 ΩAR5​4 ΩBIs​1,5 A−+V2​18 V

Poser les nœuds

La masse est le fil du bas. Les potentiels connus viennent directement des sources (V1 = 12 V, V2 = −18 V). Inconnues : VA, VB.

Loi des nœuds au nœud A

Les courants qui quittent A par les résistances égalent le courant injecté dans A par les sources.

VA/R3 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R2 = 0
VA/6 + (VA − 12)/15 + (VA − VB)/15 = 0
0,3·VA − 0,06667·VB = 0,8

Loi des nœuds au nœud B

Les courants qui quittent B par les résistances égalent le courant injecté dans B par les sources.

VB/R5 + (VB − VA)/R2 + (VB − V2)/R4 = Is
VB/4 + (VB − VA)/15 + (VB − (−18))/20 = 1,5
−0,06667·VA + 0,3667·VB = 0,6

Résoudre

Δ = (0,3)(0,3667) − (−0,06667)(−0,06667) = 0,1056
VA = Δ1/Δ = 0,3333/0,1056 = 3,158 V
VB = Δ2/Δ = 0,2333/0,1056 = 2,211 V

Réponse

VA = 3,158 V
5.Méthode des mailles

Réponse: I1 = 0,09524 A

Méthode des mailles : donnez à chaque fenêtre d’un circuit plan son propre courant de boucle, écrivez la loi des mailles de Kirchhoff sur chaque boucle (somme des chutes = somme des élévations) et résolvez. Les courants de branche sont le courant de maille, ou la différence de deux courants de maille sur une branche commune.

R1​ = 8 ΩR2​ = 15 Ω+−V1​6 VR3​3 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

Définir les courants de maille

Tracez un courant dans le sens horaire dans chaque fenêtre : I1, I2. Une résistance commune à deux mailles est parcourue par la différence de leurs courants.

Loi des mailles dans la maille 1

En tournant dans le sens horaire, les chutes de tension dans les résistances égalent les élévations de tension des sources (de − vers + dans le sens du parcours).

R1·I1 + R3(I1 − I2) = V1
8·I1 + 3(I1 − I2) = 6
11·I1 − 3·I2 = 6

Loi des mailles dans la maille 2

En tournant dans le sens horaire, les chutes de tension dans les résistances égalent les élévations de tension des sources (de − vers + dans le sens du parcours).

R2·I2 + R3(I2 − I1) = −V2
15·I2 + 3(I2 − I1) = (−30)
−3·I1 + 18·I2 = −30

Résoudre

Δ = (11)(18) − (−3)(−3) = 189
I1 = Δ1/Δ = 18/189 = 0,09524 A
I2 = Δ2/Δ = −312/189 = −1,651 A

Réponse

I1 = 0,09524 A

Un courant de maille négatif circule dans le sens antihoraire.

6.Méthode des mailles

Réponse: I2 = −0,6777 A

Méthode des mailles : donnez à chaque fenêtre d’un circuit plan son propre courant de boucle, écrivez la loi des mailles de Kirchhoff sur chaque boucle (somme des chutes = somme des élévations) et résolvez. Les courants de branche sont le courant de maille, ou la différence de deux courants de maille sur une branche commune.

R1​ = 20 ΩR2​ = 20 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​9 VR4​2 ΩAR5​30 ΩB+−V2​18 VI1​I2​I3​

Définir les courants de maille

Tracez un courant dans le sens horaire dans chaque fenêtre : I1, I2, I3. Une résistance commune à deux mailles est parcourue par la différence de leurs courants.

Loi des mailles dans la maille 1

En tournant dans le sens horaire, les chutes de tension dans les résistances égalent les élévations de tension des sources (de − vers + dans le sens du parcours).

R1·I1 + R4(I1 − I2) = V1
20·I1 + 2(I1 − I2) = 9
22·I1 − 2·I2 = 9

Loi des mailles dans la maille 2

En tournant dans le sens horaire, les chutes de tension dans les résistances égalent les élévations de tension des sources (de − vers + dans le sens du parcours).

R2·I2 + R4(I2 − I1) + R5(I2 − I3) = 0
20·I2 + 2(I2 − I1) + 30(I2 − I3) = 0
−2·I1 + 52·I2 − 30·I3 = 0

Loi des mailles dans la maille 3

En tournant dans le sens horaire, les chutes de tension dans les résistances égalent les élévations de tension des sources (de − vers + dans le sens du parcours).

R3·I3 + R5(I3 − I2) = −V2
2·I3 + 30(I3 − I2) = (−18)
−30·I2 + 32·I3 = −18

Résoudre

Δ = déterminant de la matrice des coefficients = 16680
I1 = Δ1/Δ = 5796/16680 = 0,3475 A
I2 = Δ2/Δ = −11304/16680 = −0,6777 A
I3 = Δ3/Δ = −19980/16680 = −1,198 A

Réponse

I2 = −0,6777 A

Un courant de maille négatif circule dans le sens antihoraire.

7.Superposition

Réponse: PR1 = 1,512 W

Superposition : dans un circuit linéaire, toute tension ou tout courant est la somme des réponses à chaque source indépendante agissant seule. Pour éteindre une source, remplacez une source de tension idéale par un court-circuit et une source de courant idéale par un circuit ouvert. Les résistances restent en place.

R1​ = 8 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​10 VR2​5 ΩAR4​15 ΩBOUVERT

Cas 1 · V1 seule

Iₛ devient un circuit ouvert, donc R₃ et R₄ forment une branche série de A à la masse, en parallèle avec R₂.

R3+R4 = 12+15 = 27 Ω
R2 ∥ (R3+R4) = 5·27/(5+27) = 4,219 Ω
VA = 10·4,219/(8+4,219) = 3,453 V
VB = VA·R4/(R3+R4) = 3,453·15/27 = 1,918 V
IR1′ = (V1 − VA)/R1 = (10 − 3,453)/8 = 0,8184 A
R1​ = 8 ΩR3​ = 12 ΩCOURT-CIRCUITR2​5 ΩAR4​15 ΩBIs​2 A

Cas 2 · Is seule

V₁ devient un court-circuit, donc R₁ est en parallèle avec R₂. Iₛ se partage en B entre R₄ et le chemin passant par R₃.

R1 ∥ R2 = 8·5/(8+5) = 3,077 Ω
Req = R4 ∥ (R3+R1∥R2) = 15 ∥ 15,08 = 7,519 Ω
VB = Is·Req = 2·7,519 = 15,04 V
VA = VB·(R1∥R2)/(R3+R1∥R2) = 15,04·3,077/15,08 = 3,069 V
IR1″ = (V1 − VA)/R1 = (0 − 3,069)/8 = −0,3836 A

Additionner les contributions de courant

IR1 = IR1′ + IR1″ = 0,8184 + (−0,3836) = 0,4348 A

Puissance dans la résistance

La puissance dépend du carré du courant, donc elle n’obéit pas à la superposition : additionnez d’abord les courants, puis élevez au carré.

PR1 = IR1²·R1 = 0,4348²·8 = 1,512 W

Réponse

PR1 = 1,512 W

Additionner les puissances des cas séparés donnerait 6,536 W, ce qui est faux.

8.Superposition

Réponse: IR3 = −0,3896 A

Superposition : dans un circuit linéaire, toute tension ou tout courant est la somme des réponses à chaque source indépendante agissant seule. Pour éteindre une source, remplacez une source de tension idéale par un court-circuit et une source de courant idéale par un circuit ouvert. Les résistances restent en place.

R1​ = 25 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 12 Ω+−V1​5 VR3​30 ΩAOUVERTBCOURT-CIRCUIT

Cas 1 · V1 seule

V₂ devient un court-circuit et Iₛ un circuit ouvert. Vu de A, R₃ est en parallèle avec la série R₂+R₄.

R3 ∥ (R2+R4) = 30 ∥ 37 = 16,57 Ω
VA = 5·16,57/(25+16,57) = 1,993 V
VB = VA·R4/(R2+R4) = 1,993·12/37 = 0,6463 V
IR3′ = (0 − VA)/R3 = (0 − 1,993)/30 = −0,06643 A
R1​ = 25 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 12 ΩCOURT-CIRCUITR3​30 ΩAIs​5 ABCOURT-CIRCUIT

Cas 2 · Is seule

Les deux sources de tension deviennent des courts-circuits. Iₛ se partage en B entre R₄ (désormais à la masse) et R₂ en série avec R₁ ∥ R₃.

R1 ∥ R3 = 13,64 Ω, donc le chemin de gauche vaut R2+13,64 = 38,64 Ω
Req = R4 ∥ 38,64 = 9,156 Ω
VB = Is·Req = 5·9,156 = 45,78 V
VA = VB·13,64/38,64 = 16,16 V
IR3″ = (0 − VA)/R3 = (0 − 16,16)/30 = −0,5386 A
R1​ = 25 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 12 ΩCOURT-CIRCUITR3​30 ΩAOUVERTB−+V2​24 V

Cas 3 · V2 seule

V₁ devient un court-circuit et Iₛ un circuit ouvert. R₁ ∥ R₃ part de A, en série avec R₂ jusqu’à B.

R1 ∥ R3 = 25·30/(25+30) = 13,64 Ω
VB = V2·(R2+R1∥R3)/(R4+R2+R1∥R3) = (−24)·38,64/50,64 = −18,31 V
VA = VB·(R1∥R3)/(R2+R1∥R3) = −18,31·13,64/38,64 = −6,463 V
IR3‴ = (0 − VA)/R3 = (0 − −6,463)/30 = 0,2154 A

Additionner les contributions

IR3 = IR3′ + IR3″ + IR3‴
IR3 = (−0,06643) + (−0,5386) + 0,2154 = −0,3896 A

Un résultat négatif signifie que le courant réel circule dans le sens opposé à la flèche.

9.Thévenin et Norton

Réponse: IN = 0,48 A

Théorème de Thévenin : tout réseau linéaire à deux bornes se comporte comme une seule source de tension Vth en série avec une résistance Rth. Le théorème de Norton donne le même réseau sous forme d’une source de courant IN = Vth/Rth en parallèle avec Rth.

R1​ = 5 ΩR3​ = 5 ΩCOURT-CIRCUITR2​10 ΩAabRth​

Trouver Rth avec toutes les sources éteintes

Remplacez les sources de tension par des courts-circuits et les sources de courant par des circuits ouverts, puis regardez le circuit depuis a–b.

R1 ∥ R2 = 5·10/(5+10) = 3,333 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3,333 + 5 = 8,333 Ω
R1​ = 5 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​6 VR2​10 ΩAab+−Vth​

Trouver Vth, la tension à vide

Avec a–b ouverts, aucun courant ne traverse R₃, donc aucune chute de tension et V_b = V_A. R₁ et R₂ forment un pont diviseur.

Vth = V1·R2/(R1+R2) = 6·10/(5+10) = 4 V
IN​0,48 ARth​8,333 Ωab

Équivalent de Norton

Une source de Norton est le même circuit vu comme une source de courant en parallèle avec R_th. Son courant est le courant de court-circuit en a–b.

IN = Vth/Rth = 4/8,333 = 0,48 A
10.Thévenin et Norton

Réponse: Vth = 42,5 V

Théorème de Thévenin : tout réseau linéaire à deux bornes se comporte comme une seule source de tension Vth en série avec une résistance Rth. Le théorème de Norton donne le même réseau sous forme d’une source de courant IN = Vth/Rth en parallèle avec Rth.

R1​ = 6 ΩR3​ = 6 ΩCOURT-CIRCUITR2​30 ΩAOUVERTBabRth​

Trouver Rth avec toutes les sources éteintes

Remplacez les sources de tension par des courts-circuits et les sources de courant par des circuits ouverts, puis regardez le circuit depuis a–b.

R1 ∥ R2 = 6·30/(6+30) = 5 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5 + 6 = 11 Ω
R1​ = 6 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​18 VR2​30 ΩAIs​2,5 ABab+−Vth​

Trouver Vth, la tension à vide

Avec a–b ouverts, le seul chemin pour Iₛ passe par R₃ vers le nœud A. Trouvez V_A par superposition de V₁ et Iₛ, puis ajoutez la chute de tension dans R₃.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 15 + 2,5·5 = 27,5 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 27,5 + 2,5·6 = 42,5 V
11.Circuits à ampli op

Réponse: Rf = 1000 kΩ

Règles de l’ampli op idéal : avec une contre-réaction, l’ampli op règle sa sortie pour que ses deux entrées soient au même potentiel (V₋ = V₊), et aucun courant n’entre dans les entrées. La loi des nœuds à l’entrée inverseuse avec ces deux faits donne la sortie.

Gain d’un amplificateur non inverseur

V₋ = V₊ = Vin, et le courant de R₁ traverse aussi Rf, donc Vout = Vin·(1 + Rf/R₁).

Av = 1 + Rf/R1
Rf = (11 − 1)·100 = 1000 kΩ

Réponse

Rf = 1000 kΩ
12.Circuits à ampli op

Réponse: Vout = 0,6298 V

Règles de l’ampli op idéal : avec une contre-réaction, l’ampli op règle sa sortie pour que ses deux entrées soient au même potentiel (V₋ = V₊), et aucun courant n’entre dans les entrées. La loi des nœuds à l’entrée inverseuse avec ces deux faits donne la sortie.

Courants d’entrée

V₋ = 0, donc chaque résistance d’entrée a toute sa tension d’entrée à ses bornes.

I1 = V1/R1 = −1,6/2 = −0,8 mA
I2 = V2/R2 = 0,8/4,7 = 0,1702 mA
If = I1 + I2 = −0,6298 mA

Tension de sortie

Vout = −Rf·If = −1·(−0,6298) = 0,6298 V

Réponse

Vout = 0,6298 V
13.Transitoires RC et RL

Réponse: vL = 1,06 V

Régimes transitoires du premier ordre : dans un circuit avec un condensateur ou une bobine, chaque tension et chaque courant passe exponentiellement de sa valeur initiale à sa valeur finale : x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, avec τ = RC ou τ = L/R. Après environ 5τ, le circuit est stabilisé.

Constante de temps et courant final

Longtemps après la fermeture, la bobine se comporte comme un court-circuit, donc le courant final est fixé par R seule.

τ = L/R = 68 mH / 33 Ω = 2,061 ms
i(∞) = Vs/R = 12/33 = 0,3636 A

Tension aux bornes de la bobine

À t = 0, toute la tension d’alimentation apparaît aux bornes de la bobine ; elle décroît ensuite jusqu’à zéro.

vL(t) = Vs·e−t/τ = 12·e−5/2,061 = 1,06 V

Réponse

vL = 1,06 V
14.Transitoires RC et RL

Réponse: i = 0,2115 A

Régimes transitoires du premier ordre : dans un circuit avec un condensateur ou une bobine, chaque tension et chaque courant passe exponentiellement de sa valeur initiale à sa valeur finale : x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, avec τ = RC ou τ = L/R. Après environ 5τ, le circuit est stabilisé.

Valeur initiale, valeur finale, constante de temps

Avant t = 0, l’interrupteur fermé court-circuite R₂ ; ensuite, R₁ et R₂ sont toutes deux dans la boucle.

i(0) = 6/20 = 0,3 A
i(∞) = 6/(20 + 15) = 0,1714 A
τ = L/R = 150/35 = 4,286 ms
i(t) = 0,1714 + (0,3 − 0,1714)·e−t/τ

Courant à l’instant donné

i(5) = 0,1714 + (0,1286)·e−5/4,286 = 0,2115 A

Réponse

i = 0,2115 A

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