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.

Nouveaux exercicesRetour au cours

Dans la fenêtre d’impression, choisissez « Enregistrer au format PDF » pour garder une copie sur votre appareil.

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​ = 12 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​3 ΩAR4​6 ΩB

Trouvez la résistance équivalente Req vue par la source V1.

V1 = 24 VR1 = 12 ΩR2 = 3 ΩR3 = 2 ΩR4 = 6 Ω
Req = Ω
2.Résistances en série et en parallèleDifficile
R1​ = 4 ΩR3​ = 30 ΩR5​ = 30 Ω+−V1​6 VR2​3 ΩAR4​5 ΩBR6​5 Ω

Trouvez la résistance équivalente Req vue par la source V1.

V1 = 6 VR1 = 4 ΩR2 = 3 ΩR3 = 30 ΩR4 = 5 ΩR5 = 30 ΩR6 = 5 Ω
Req = Ω
3.Méthode des nœudsMoyen
R1​ = 10 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​30 VR2​3 ΩAR4​20 ΩBIs​2 A

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

V1 = 30 VIs = 2 AR1 = 10 ΩR2 = 3 ΩR3 = 10 ΩR4 = 20 Ω
VB = V
4.Méthode des nœudsDifficile
R1​ = 2 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​9 VR2​25 ΩAR4​15 ΩIR4​B0,25·VA​

Le losange est une source de courant commandée en tension qui injecte un courant de 0,25·VA (en A, avec VA en V) vers le haut dans le nœud B. Utilisez la méthode des nœuds pour trouver le courant IR4 dans R4 dans le sens de la flèche.

V1 = 9 VR1 = 2 ΩR2 = 25 ΩR3 = 30 ΩR4 = 15 Ωg = 0,25 A/V
IR4 = A
5.Méthode des maillesMoyen
R1​ = 5 ΩR2​ = 6 Ω+−V1​12 VR3​4 ΩA+−V2​10 VI1​I2​

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

V1 = 12 VV2 = 10 VR1 = 5 ΩR2 = 6 ΩR3 = 4 Ω
I1 = A
6.Méthode des maillesDifficile
R1​ = 10 ΩR2​ = 8 ΩIR2​R3​ = 8 Ω+−V1​18 VR4​12 ΩAR5​2 ΩB+−V2​12 VI1​I2​I3​

Utilisez la méthode des mailles pour trouver le courant IR2 dans R2 dans le sens de la flèche.

V1 = 18 VV2 = 12 VR1 = 10 ΩR2 = 8 ΩR3 = 8 ΩR4 = 12 ΩR5 = 2 Ω
IR2 = A
7.SuperpositionMoyen
circuit linéaireVs​Is​IRL​

Un circuit résistif linéaire contient une source de tension Vs et une source de courant Is. Le courant I dans une résistance de charge est mesuré deux fois : avec Vs = 12 V et Is = 5 mA, I = 10,6 mA ; avec Vs = 12 V et Is = 6 mA, I = 10,8 mA. Trouvez le courant de charge I quand Vs = 6 V et Is = 3 mA.

12 V, 5 mA → 10,6 mA12 V, 6 mA → 10,8 mAVs = 6 V, Is = 3 mA
I = mA
8.SuperpositionDifficile
R1​ = 10 ΩR2​ = 3 ΩIR2​R4​ = 15 Ω+−V1​9 VR3​6 ΩAIs​4 AB−+V2​15 V

Utilisez la superposition pour trouver la puissance PR2 absorbée par R2.

V1 = 9 VIs = 4 AV2 = 15 VR1 = 10 ΩR2 = 3 ΩR3 = 6 ΩR4 = 15 Ω
PR2 = W
9.Thévenin et NortonMoyen
R1​ = 8 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​6 VR2​15 ΩARL​2 ΩIL​B

Une charge RL = 2 Ω est branchée entre a et b. Remplacez le reste du circuit par son équivalent de Thévenin et trouvez le courant de charge IL.

V1 = 6 VR1 = 8 ΩR2 = 15 ΩR3 = 6 ΩRL = 2 Ω
IL = A
10.Thévenin et NortonDifficile
R1​ = 12 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​15 VR2​15 ΩAIs​3 ABRL​6 ΩIL​

Une charge RL = 6 Ω est branchée entre a et b. Utilisez un équivalent de Thévenin pour trouver la puissance PL fournie à la charge.

V1 = 15 VIs = 3 AR1 = 12 ΩR2 = 15 ΩR3 = 4 ΩRL = 6 Ω
PL = W
11.Circuits à ampli opMoyen
−+Vout​Rf​ = ?R1​ = 1 kΩVin​

Choisissez la résistance de contre-réaction Rf qui donne à cet amplificateur non inverseur un gain en tension de 31.

R1 = 1 kΩAv = 31
Rf = kΩ
12.Circuits à ampli opDifficile
Vin​V1​Vout​étage 1 : inverseurR1​ = 4,7 kΩRf1​ = 22 kΩétage 2 : non inverseurR2​ = 10 kΩRf2​ = 22 kΩ

Deux étages à ampli op idéal sont montés en cascade : un amplificateur inverseur (R1, Rf1) suivi d’un amplificateur non inverseur (R2 vers la masse, Rf2 dans la contre-réaction). Les deux sont alimentés en ±15 V. Trouvez le gain en tension global Av = Vout/Vin.

R1 = 4,7 kΩRf1 = 22 kΩR2 = 10 kΩRf2 = 22 kΩ
Av =
13.Transitoires RC et RLMoyen
+−Vs​5 Vt = 0R = 33 ΩL150 mHi(t)

La bobine n’est parcourue par aucun courant avant la fermeture de l’interrupteur à t = 0. Trouvez l’énergie W(∞) stockée dans la bobine une fois le circuit stabilisé, en mJ.

Vs = 5 VR = 33 ΩL = 150 mH
W(∞) = mJ
14.Transitoires RC et RLDifficile
+−Vs​12 Vt = 0R = ?C47 µF+−vC​

Un temporisateur commence à t = 0 à charger un condensateur déchargé à travers une résistance à partir d’une alimentation de 12 V. Il doit se déclencher quand la tension du condensateur atteint 9,6 V, exactement 250 ms après le départ. Avec C = 47 µF, trouvez la résistance R nécessaire.

Vs = 12 VVth = 9,6 VT = 250 msC = 47 µF
R = kΩ

3Solutions

1.Résistances en série et en parallèle

Réponse: Req = 14,18 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​ = 12 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​3 ΩAR4​6 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 = 2 + 6 = 8 Ω
R2 ∥ 8 = 3·8/(3+8) = 2,182 Ω
Req = R1 + 2,182 = 12 + 2,182 = 14,18 Ω

Réponse

Req = 14,18 Ω
2.Résistances en série et en parallèle

Réponse: Req = 6,759 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​ = 4 ΩR3​ = 30 ΩR5​ = 30 Ω+−V1​6 VR2​3 ΩAR4​5 ΩBR6​5 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 = 30 + 5 = 35 Ω
R4 ∥ 35 = 4,375 Ω
R3 + 4,375 = 34,38 Ω
R2 ∥ 34,38 = 2,759 Ω
Req = R1 + 2,759 = 4 + 2,759 = 6,759 Ω

Réponse

Req = 6,759 Ω
3.Méthode des nœuds

Réponse: VB = 19,52 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​ = 10 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​30 VR2​3 ΩAR4​20 ΩBIs​2 A

Poser les nœuds

La masse est le fil du bas. Les potentiels connus viennent directement des sources (V1 = 30 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/R2 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R3 = 0
VA/3 + (VA − 30)/10 + (VA − VB)/10 = 0
0,5333·VA − 0,1·VB = 3

Loi des nœuds au nœud B

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

VB/R4 + (VB − VA)/R3 = Is
VB/20 + (VB − VA)/10 = 2
−0,1·VA + 0,15·VB = 2

Résoudre

Δ = (0,5333)(0,15) − (−0,1)(−0,1) = 0,07
VA = Δ1/Δ = 0,65/0,07 = 9,286 V
VB = Δ2/Δ = 1,367/0,07 = 19,52 V

Réponse

VB = 19,52 V
4.Méthode des nœuds

Réponse: IR4 = 1,775 A

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.

Loi des nœuds en A

Les courants sortant de A par les résistances sont égaux au courant injecté dans A par les sources.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
0,5733·VA − 0,03333·VB = 4,5

Loi des nœuds en B

La source commandée injecte g·VA dans le nœud B. Traitez-la comme une source indépendante, puis faites passer le terme en VA dans le membre de gauche.

(VB − VA)/R3 + VB/R4 = 0,25·VA
−0,2833·VA + 0,1·VB = 0

Résoudre

Δ = (0,5733)(0,1) − (−0,03333)(−0,2833) = 0,04789
VA = Δ1/Δ = 0,45/0,04789 = 9,397 V
VB = Δ2/Δ = 1,275/0,04789 = 26,62 V

Courant dans R₄

IR4 = VB/R4 = 26,62/15 = 1,775 A

Réponse

IR4 = 1,775 A
5.Méthode des mailles

Réponse: I1 = 1,081 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​ = 5 ΩR2​ = 6 Ω+−V1​12 VR3​4 ΩA+−V2​10 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
5·I1 + 4(I1 − I2) = 12
9·I1 − 4·I2 = 12

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
6·I2 + 4(I2 − I1) = (−10)
−4·I1 + 10·I2 = −10

Résoudre

Δ = (9)(10) − (−4)(−4) = 74
I1 = Δ1/Δ = 80/74 = 1,081 A
I2 = Δ2/Δ = −42/74 = −0,5676 A

Réponse

I1 = 1,081 A

Un courant de maille négatif circule dans le sens antihoraire.

6.Méthode des mailles

Réponse: IR2 = 0,4928 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​ = 10 ΩR2​ = 8 ΩR3​ = 8 Ω+−V1​18 VR4​12 ΩAR5​2 ΩB+−V2​12 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
10·I1 + 12(I1 − I2) = 18
22·I1 − 12·I2 = 18

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
8·I2 + 12(I2 − I1) + 2(I2 − I3) = 0
−12·I1 + 22·I2 − 2·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
8·I3 + 2(I3 − I2) = (−12)
−2·I2 + 10·I3 = −12

Résoudre

Δ = déterminant de la matrice des coefficients = 3312
I1 = Δ1/Δ = 3600/3312 = 1,087 A
I2 = Δ2/Δ = 1632/3312 = 0,4928 A
I3 = Δ3/Δ = −3648/3312 = −1,101 A

Réponse

IR2 = I2 = 0,4928 A

Un courant de maille négatif circule dans le sens antihoraire.

7.Superposition

Réponse: I = 5,4 mA

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.

Écrire la réponse comme une somme de contributions

Chaque contribution est proportionnelle à sa propre source, avec une constante qui ne dépend que des résistances.

I = k₁·Vs + k₂·Is
12·k₁ + 5·k₂ = 10,6
12·k₁ + 6·k₂ = 10,8

Trouver les constantes

Δ = (12)(6) − (5)(12) = 12
k₁ = Δ1/Δ = 9,6/12 = 0,8
k₂ = Δ2/Δ = 2,4/12 = 0,2
k₁ = 0,8 mA/V, k₂ = 0,2

Prévoir le nouveau courant

I = 0,8·6 + 0,2·3 = 5,4 mA

Réponse

I = 5,4 mA
8.Superposition

Réponse: PR2 = 10,99 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​ = 10 ΩR2​ = 3 ΩR4​ = 15 Ω+−V1​9 VR3​6 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) = 6 ∥ 18 = 4,5 Ω
VA = 9·4,5/(10+4,5) = 2,793 V
VB = VA·R4/(R2+R4) = 2,793·15/18 = 2,328 V
IR2′ = (VA − VB)/R2 = (2,793 − 2,328)/3 = 0,1552 A
R1​ = 10 ΩR2​ = 3 ΩR4​ = 15 ΩCOURT-CIRCUITR3​6 ΩAIs​4 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 = 3,75 Ω, donc le chemin de gauche vaut R2+3,75 = 6,75 Ω
Req = R4 ∥ 6,75 = 4,655 Ω
VB = Is·Req = 4·4,655 = 18,62 V
VA = VB·3,75/6,75 = 10,34 V
IR2″ = (VA − VB)/R2 = (10,34 − 18,62)/3 = −2,759 A
R1​ = 10 ΩR2​ = 3 ΩR4​ = 15 ΩCOURT-CIRCUITR3​6 ΩAOUVERTB−+V2​15 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 = 10·6/(10+6) = 3,75 Ω
VB = V2·(R2+R1∥R3)/(R4+R2+R1∥R3) = (−15)·6,75/21,75 = −4,655 V
VA = VB·(R1∥R3)/(R2+R1∥R3) = −4,655·3,75/6,75 = −2,586 V
IR2‴ = (VA − VB)/R2 = (−2,586 − −4,655)/3 = 0,6897 A

Additionner les contributions de courant

IR2 = IR2′ + IR2″ + IR2‴ = 0,1552 + (−2,759) + 0,6897 = −1,914 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.

PR2 = IR2²·R2 = (−1,914)²·3 = 10,99 W

Réponse

PR2 = 10,99 W

Additionner les puissances des cas séparés donnerait 24,33 W, ce qui est faux.

9.Thévenin et Norton

Réponse: IL = 0,2961 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​ = 8 ΩR3​ = 6 ΩCOURT-CIRCUITR2​15 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 = 8·15/(8+15) = 5,217 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5,217 + 6 = 11,22 Ω
R1​ = 8 ΩR3​ = 6 Ω+−V1​6 VR2​15 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) = 6·15/(8+15) = 3,913 V
Rth​ = 11,22 Ω+−Vth​3,913 VRL​2 ΩIL​

Brancher la charge sur l’équivalent de Thévenin

La source de Thévenin et R_th en série se comportent exactement comme le circuit d’origine en a–b, donc la charge voit une simple boucle série.

IL = Vth/(Rth + RL) = 3,913/(11,22 + 2) = 0,2961 A
10.Thévenin et Norton

Réponse: PL = 35,14 W

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​ = 12 ΩR3​ = 4 ΩCOURT-CIRCUITR2​15 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 = 12·15/(12+15) = 6,667 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 6,667 + 4 = 10,67 Ω
R1​ = 12 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​15 VR2​15 ΩAIs​3 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) = 8,333 + 3·6,667 = 28,33 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 28,33 + 3·4 = 40,33 V
Rth​ = 10,67 Ω+−Vth​40,33 VRL​6 ΩIL​

Brancher la charge sur l’équivalent de Thévenin

La source de Thévenin et R_th en série se comportent exactement comme le circuit d’origine en a–b, donc la charge voit une simple boucle série.

IL = Vth/(Rth + RL) = 40,33/(10,67 + 6) = 2,42 A
PL = IL²·RL = 2,42²·6 = 35,14 W
11.Circuits à ampli op

Réponse: Rf = 30 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 = (31 − 1)·1 = 30 kΩ

Réponse

Rf = 30 kΩ
12.Circuits à ampli op

Réponse: Av = −14,98

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 de chaque étage

A1 = −Rf1/R1 = −22/4,7 = −4,681
A2 = 1 + Rf2/R2 = 1 + 22/10 = 3,2

Gain global

Av = A1·A2 = −4,681·3,2 = −14,98

Réponse

Av = −14,98
13.Transitoires RC et RL

Réponse: W(∞) = 1,722 mJ

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 = 150 mH / 33 Ω = 4,545 ms
i(∞) = Vs/R = 5/33 = 0,1515 A

Énergie stockée

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·150·0,1515² = 1,722 mJ

Réponse

W(∞) = 1,722 mJ
14.Transitoires RC et RL

Réponse: R = 3,305 kΩ

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 requise

9,6 = 12·(1 − e−250/τ) → τ = 250/ln(12/(12 − 9,6))
τ = 250/1,609 = 155,3 ms

Résistance

Des kΩ multipliés par des µF donnent des millisecondes.

R = τ/C = 155,3/47 = 3,305 kΩ

Réponse

R = 3,305 kΩ

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-1