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​ = 12 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​6 VR2​6 ΩAR4​20 ΩB

Trouvez la résistance équivalente Req vue par la source V1.

V1 = 6 VR1 = 12 ΩR2 = 6 ΩR3 = 10 ΩR4 = 20 Ω
Req = Ω
2.Résistances en série et en parallèleDifficile
R1​ = 20 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 8 Ω+−V1​36 VR2​25 ΩAR4​10 ΩBR6​8 Ω

Trouvez la résistance équivalente Req vue par la source V1.

V1 = 36 VR1 = 20 ΩR2 = 25 ΩR3 = 4 ΩR4 = 10 ΩR5 = 8 ΩR6 = 8 Ω
Req = Ω
3.Méthode des nœudsMoyen
R1​4 Ω+−V1​24 VR2​3 Ω+−V2​18 VI2​R3​4 ΩA

Trois branches sont branchées entre le nœud A et la masse, comme représenté. Utilisez la méthode des nœuds pour trouver le courant I2 dans la branche 2, circulant vers le haut jusqu’au nœud A dans le sens de la flèche.

V1 = 24 VR1 = 4 ΩV2 = 18 VR2 = 3 ΩR3 = 4 Ω
I2 = A
4.Méthode des nœudsDifficile
R1​ = 2 ΩIR1​R2​ = 10 ΩR4​ = 20 Ω+−V1​10 VR3​2 ΩAR5​5 ΩBIs​2 A+−V2​10 V

Utilisez la méthode des nœuds pour trouver le courant IR1 dans R1 dans le sens de la flèche.

V1 = 10 VIs = 2 AV2 = 10 VR1 = 2 ΩR2 = 10 ΩR3 = 2 ΩR4 = 20 ΩR5 = 5 Ω
IR1 = A
5.Méthode des maillesMoyen
R1​ = 15 ΩIR1​R2​ = 20 Ω+−V1​24 VR3​2 ΩA+−V2​9 VI1​I2​

Utilisez la méthode des mailles pour trouver le courant IR1 dans R1 dans le sens de la flèche.

V1 = 24 VV2 = 9 VR1 = 15 ΩR2 = 20 ΩR3 = 2 Ω
IR1 = A
6.Méthode des maillesDifficile
R1​ = 12 ΩR2​ = 3 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​5 VR4​15 ΩAR5​20 ΩB+−V2​30 VI1​I2​I3​

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

V1 = 5 VV2 = 30 VR1 = 12 ΩR2 = 3 ΩR3 = 30 ΩR4 = 15 ΩR5 = 20 Ω
I2 = 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 = 15 V et Is = 8 mA, I = 9 mA ; avec Vs = 20 V et Is = 3 mA, I = 17,75 mA. Trouvez le courant de charge I quand Vs = 15 V et Is = 4 mA.

15 V, 8 mA → 9 mA20 V, 3 mA → 17,75 mAVs = 15 V, Is = 4 mA
I = mA
8.SuperpositionDifficile
R1​ = 20 ΩR2​ = 25 ΩIR2​R4​ = 25 Ω+−V1​24 VR3​30 ΩAIs​5 AB−+V2​24 V

Utilisez le théorème de superposition pour trouver le courant IR2 dans R2 dans le sens de la flèche.

V1 = 24 VIs = 5 AV2 = 24 VR1 = 20 ΩR2 = 25 ΩR3 = 30 ΩR4 = 25 Ω
IR2 = A
9.Thévenin et NortonMoyen
R1​ = 2 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​24 VR2​12 ΩAab

Trouvez la résistance de Thévenin Rth vue des bornes a–b.

V1 = 24 VR1 = 2 ΩR2 = 12 ΩR3 = 2 Ω
Rth = Ω
10.Thévenin et NortonDifficile
R1​ = 25 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​15 VR2​12 ΩAIs​2,5 ABRL​5 ΩIL​

Une charge RL = 5 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 = 15 VIs = 2,5 AR1 = 25 ΩR2 = 12 ΩR3 = 10 ΩRL = 5 Ω
IL = A
11.Circuits à ampli opMoyen
−+Vout​Rf​ = 47 kΩVin​R1​ = 22 kΩ

L’ampli op est idéal et alimenté en ±15 V ; sa sortie sature à ±12 V. L’amplificateur inverseur est attaqué par un signal sinusoïdal. Trouvez la plus grande amplitude d’entrée Vin,max (valeur de crête) pour laquelle la sortie n’est pas écrêtée.

R1 = 22 kΩRf = 47 kΩVsat = ±12 V
Vin,max = V
12.Circuits à ampli opDifficile
−+Vout​Rf​ = 47 kΩV1​ = −2 VR1​ = 100 kΩV2​ = −1,8 VR2​ = 10 kΩIf​

L’amplificateur sommateur utilise un ampli op idéal alimenté en ±15 V. Trouvez le courant If dans la résistance de contre-réaction, orienté vers la sortie.

V1 = −2 VV2 = −1,8 VR1 = 100 kΩR2 = 10 kΩRf = 47 kΩ
If = mA
13.Transitoires RC et RLMoyen
+−Vs​9 Vt = 0R = 20 ΩL22 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 = 9 VR = 20 ΩL = 22 mH
W(∞) = mJ
14.Transitoires RC et RLDifficile
+−Vs​30 Vs’ouvre à t = 0R1​ = 10 kΩR2​ = 3,3 kΩC220 µF+−vC​

L’interrupteur est fermé depuis longtemps, donc le circuit est en régime permanent. À t = 0, l’interrupteur s’ouvre. Trouvez la tension du condensateur vC à t = 400 ms.

Vs = 30 VR1 = 10 kΩR2 = 3,3 kΩC = 220 µFt = 400 ms
vC = V

3Solutions

1.Résistances en série et en parallèle

Réponse: Req = 17 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​ = 10 Ω+−V1​6 VR2​6 ΩAR4​20 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 = 10 + 20 = 30 Ω
R2 ∥ 30 = 6·30/(6+30) = 5 Ω
Req = R1 + 5 = 12 + 5 = 17 Ω

Réponse

Req = 17 Ω
2.Résistances en série et en parallèle

Réponse: Req = 27,22 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​ = 20 ΩR3​ = 4 ΩR5​ = 8 Ω+−V1​36 VR2​25 ΩAR4​10 ΩBR6​8 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 = 8 + 8 = 16 Ω
R4 ∥ 16 = 6,154 Ω
R3 + 6,154 = 10,15 Ω
R2 ∥ 10,15 = 7,221 Ω
Req = R1 + 7,221 = 20 + 7,221 = 27,22 Ω

Réponse

Req = 27,22 Ω
3.Méthode des nœuds

Réponse: I2 = 1,2 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

Prenez le fil du bas comme masse. Chaque branche emporte depuis A un courant (VA − Vk)/Rk, où Vk est la tension de sa source (zéro pour une simple résistance). La somme des courants sortant de A est nulle.

(VA − 24)/4 + (VA − 18)/3 + VA/4 = 0

Trouver VA

VA = (24/4 + 18/3 + 0/4) / (1/4 + 1/3 + 1/4) = 12/0,8333 = 14,4 V

Courant de branche

La flèche est orientée vers le haut dans la branche, vers le nœud A.

I2 = (18 − VA)/R2 = (18 − 14,4)/3 = 1,2 A

Réponse

I2 = 1,2 A

Un résultat négatif signifie que le courant réel circule à l’opposé de la flèche.

4.Méthode des nœuds

Réponse: IR1 = 2,333 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.

R1​ = 2 ΩR2​ = 10 ΩR4​ = 20 Ω+−V1​10 VR3​2 ΩAR5​5 ΩBIs​2 A+−V2​10 V

Poser les nœuds

La masse est le fil du bas. Les potentiels connus viennent directement des sources (V1 = 10 V, V2 = 10 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/2 + (VA − 10)/2 + (VA − VB)/10 = 0
1,1·VA − 0,1·VB = 5

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/5 + (VB − VA)/10 + (VB − 10)/20 = 2
−0,1·VA + 0,35·VB = 2,5

Résoudre

Δ = (1,1)(0,35) − (−0,1)(−0,1) = 0,375
VA = Δ1/Δ = 2/0,375 = 5,333 V
VB = Δ2/Δ = 3,25/0,375 = 8,667 V

Réponse

IR1 = (V1 − VA)/R1 = (10 − 5,333)/2 = 2,333 A
5.Méthode des mailles

Réponse: IR1 = 1,378 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​ = 15 ΩR2​ = 20 Ω+−V1​24 VR3​2 ΩA+−V2​9 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
15·I1 + 2(I1 − I2) = 24
17·I1 − 2·I2 = 24

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

Résoudre

Δ = (17)(22) − (−2)(−2) = 370
I1 = Δ1/Δ = 510/370 = 1,378 A
I2 = Δ2/Δ = −105/370 = −0,2838 A

Réponse

IR1 = I1 = 1,378 A

Un courant de maille négatif circule dans le sens antihoraire.

6.Méthode des mailles

Réponse: I2 = −0,4256 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​ = 12 ΩR2​ = 3 ΩR3​ = 30 Ω+−V1​5 VR4​15 ΩAR5​20 ΩB+−V2​30 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
12·I1 + 15(I1 − I2) = 5
27·I1 − 15·I2 = 5

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
3·I2 + 15(I2 − I1) + 20(I2 − I3) = 0
−15·I1 + 38·I2 − 20·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
30·I3 + 20(I3 − I2) = (−30)
−20·I2 + 50·I3 = −30

Résoudre

Δ = déterminant de la matrice des coefficients = 29250
I1 = Δ1/Δ = −1500/29250 = −0,05128 A
I2 = Δ2/Δ = −12450/29250 = −0,4256 A
I3 = Δ3/Δ = −22530/29250 = −0,7703 A

Réponse

I2 = −0,4256 A

Un courant de maille négatif circule dans le sens antihoraire.

7.Superposition

Réponse: I = 12 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
15·k₁ + 8·k₂ = 9
20·k₁ + 3·k₂ = 17,75

Trouver les constantes

Δ = (15)(3) − (8)(20) = −115
k₁ = Δ1/Δ = −115/−115 = 1
k₂ = Δ2/Δ = 86,25/−115 = −0,75
k₁ = 1 mA/V, k₂ = −0,75

Prévoir le nouveau courant

I = 1·15 + (−0,75)·4 = 12 mA

Réponse

I = 12 mA
8.Superposition

Réponse: IR2 = −1,397 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​ = 20 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 25 Ω+−V1​24 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 ∥ 50 = 18,75 Ω
VA = 24·18,75/(20+18,75) = 11,61 V
VB = VA·R4/(R2+R4) = 11,61·25/50 = 5,806 V
IR2′ = (VA − VB)/R2 = (11,61 − 5,806)/25 = 0,2323 A
R1​ = 20 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 25 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 = 12 Ω, donc le chemin de gauche vaut R2+12 = 37 Ω
Req = R4 ∥ 37 = 14,92 Ω
VB = Is·Req = 5·14,92 = 74,6 V
VA = VB·12/37 = 24,19 V
IR2″ = (VA − VB)/R2 = (24,19 − 74,6)/25 = −2,016 A
R1​ = 20 ΩR2​ = 25 ΩR4​ = 25 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 = 20·30/(20+30) = 12 Ω
VB = V2·(R2+R1∥R3)/(R4+R2+R1∥R3) = (−24)·37/62 = −14,32 V
VA = VB·(R1∥R3)/(R2+R1∥R3) = −14,32·12/37 = −4,645 V
IR2‴ = (VA − VB)/R2 = (−4,645 − −14,32)/25 = 0,3871 A

Additionner les contributions

IR2 = IR2′ + IR2″ + IR2‴
IR2 = 0,2323 + (−2,016) + 0,3871 = −1,397 A

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

9.Thévenin et Norton

Réponse: Rth = 3,714 Ω

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​ = 2 ΩR3​ = 2 ΩCOURT-CIRCUITR2​12 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 = 2·12/(2+12) = 1,714 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 1,714 + 2 = 3,714 Ω
10.Thévenin et Norton

Réponse: IL = 2,17 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​ = 25 ΩR3​ = 10 ΩCOURT-CIRCUITR2​12 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 = 25·12/(25+12) = 8,108 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 8,108 + 10 = 18,11 Ω
R1​ = 25 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​15 VR2​12 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) = 4,865 + 2,5·8,108 = 25,14 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 25,14 + 2,5·10 = 50,14 V
Rth​ = 18,11 Ω+−Vth​50,14 VRL​5 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) = 50,14/(18,11 + 5) = 2,17 A
11.Circuits à ampli op

Réponse: Vin,max = 5,617 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.

Gain

|Av| = Rf/R1 = 47/22 = 2,136

Plus grande entrée avant écrêtage

Vin,max = Vsat/|Av| = 12/2,136 = 5,617 V

Réponse

Vin,max = 5,617 V
12.Circuits à ampli op

Réponse: If = −0,2 mA

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 = −2/100 = −0,02 mA
I2 = V2/R2 = −1,8/10 = −0,18 mA
If = I1 + I2 = −0,2 mA

Réponse

If = −0,2 mA
13.Transitoires RC et RL

Réponse: W(∞) = 2,228 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 = 22 mH / 20 Ω = 1,1 ms
i(∞) = Vs/R = 9/20 = 0,45 A

Énergie stockée

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·22·0,45² = 2,228 mJ

Réponse

W(∞) = 2,228 mJ
14.Transitoires RC et RL

Réponse: vC = 4,29 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.

Tension initiale du condensateur

En régime permanent, le condensateur est un circuit ouvert, donc R₁ et R₂ forment un diviseur de tension. La tension du condensateur ne peut pas varier brusquement à l’ouverture de l’interrupteur.

vC(0) = 30·3,3/(10 + 3,3) = 7,444 V

Constante de temps après l’ouverture de l’interrupteur

τ = R2·C = 3,3·220 = 726 ms

Décharge

vC(t) = 7,444·e−400/726 = 4,29 V

Réponse

vC = 4,29 V

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