ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DE QUELQUES DIPÔLES PASSIFS

Le cours

1. Notion de dipôle\n\nDipôle : Composant électrique à deux bornes.\n\nClassification :\n- Dipôle actif : Peut fournir de l'énergie électrique (générateur)\n- Dipôle passif : Reçoit de l'énergie électrique (résistance, diode, lampe)\n\nCaractéristique : Courbe $I = f(U)$ ou $U = g(I)$ représentant le comportement du dipôle.\n\n## 2. Montage potentiométrique\n\nSchéma :\n- Générateur continu variable\n- Rhéostat ou potentiomètre pour faire varier la tension\n- Voltmètre en parallèle sur le dipôle\n- Ampèremètre en série avec le dipôle\n\nPrincipe : Le potentiomètre permet de faire varier progressivement la tension appliquée au dipôle de 0 à U_max.\n\nDescription du schéma 1: Schéma électrique du montage potentiométrique. Générateur, potentiomètre à trois bornes, dipôle D, voltmètre V en parallèle sur D, ampèremètre A en série avec D. Flèches sens conventionnel. Légende : 'Montage potentiométrique pour tracer une caractéristique'.\n\n## 3. Conducteur ohmique (résistance)\n\nSymbole : $\\square\\!\\!\\!-\\!\\!\\!\\square$ ou rectangle\n\nCaractéristique : Droite passant par l'origine (linéaire).\nLoi d'Ohm : $U = R \\times I$ ou $I = \\frac{U}{R}$\n\nDétermination de R : Pente de la droite $R = \\frac{U}{I}$\n\nCode des couleurs : Anneaux indiquant la valeur et la tolérance.\n\nMesure : Ohmmètre (hors circuit) ou méthode voltampèremétrique.\n\n## 4. Lampe à incandescence\n\nPrincipe : Filament porté à incandescence par effet Joule.\n\nCaractéristique : Courbe non linéaire car la résistance du filament augmente avec la température.\n$$R = R_0(1 + \\alpha \\Delta T)$$\n\nObservation : La caractéristique s'incurve vers l'axe des tensions.\n\nTension nominale : Tension pour laquelle la lampe éclaire normalement (ex: 220 V, 12 V).\n\n## 5. Diode au silicium\n\nSymbole : $\\triangle\\!\\!\\!-\\!\\!\\!|\\!>$ (flèche indiquant le sens passant)\n\nCaractéristique :\n- Sens passant (anode +, cathode -) : Conduction à partir d'une tension de seuil $U_S \\approx 0,6-0,7$ V\n- Sens bloqué (anode -, cathode +) : Courant très faible (négligeable idéalement)\n\nApplication : Redressement du courant alternatif.\n\nDescription du schéma 2: Caractéristique I(U) d'une diode. Axes : U en abscisse, I en ordonnée. Deux zones : (1) Sens passant : I≈0 pour U<0,7V, puis forte augmentation. (2) Sens bloqué : I≈0 pour U<0. Légende : 'Caractéristique d'une diode - Tension seuil Us ≈ 0,7V'.\n\n## 6. Diode Zener\n\nSymbole : $\\triangle\\!\\!\\!-\\!\\!\\!|\\!\\!\\!\\ll$\n\nCaractéristique : Similaire à la diode normale en sens passant, mais en sens bloqué, elle présente une tension Zener $U_Z$ à partir de laquelle elle conduit sans détérioration.\n\nApplications :\n- Régulation de tension\n- Protection contre les surtensions\n\n## 7. Comparaison des caractéristiques\n\n| Dipôle | Caractéristique | Linéaire ? | Symétrique ? |\n|--------|----------------|------------|--------------|\n| Résistance | Droite par origine | Oui | Oui |\n| Lampe | Courbe concave | Non | Oui |\n| Diode | Deux branches distinctes | Non | Non |\n| Diode Zener | Trois zones | Non | Non |\n\n## 8. Association de conducteurs ohmiques\n\nAssociation série :\n$$R_{\\text{eq}} = R_1 + R_2 + ... + R_n$$\nLes résistances sont traversées par le même courant.\n\nAssociation parallèle :\n$$\\frac{1}{R_{\\text{eq}}} = \\frac{1}{R_1} + \\frac{1}{R_2} + ... + \\frac{1}{R_n}$$\nOu, pour deux résistances : $R_{\\text{eq}} = \\frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$\nLes résistances ont la même tension à leurs bornes.\n\nDescription du schéma 3: Associations et caractéristiques équivalentes. (A) Série : R_eq = R1+R2, caractéristique plus pentue. (B) Parallèle : 1/R_eq = 1/R1+1/R2, caractéristique moins pentue. Graphiques I(U) comparés. Légende : 'Caractéristiques d'associations de résistances'.\n\n## 9. Méthode expérimentale\n\nProtocole :\n1. Réaliser le montage potentiométrique\n2. Faire varier U de 0 à U_max par pas réguliers\n3. Noter pour chaque U la valeur de I\n4. Tracer I en fonction de U sur papier millimétré\n5. Identifier les zones caractéristiques\n\nPrécautions :\n- Respecter les polarités pour les diodes\n- Ne pas dépasser les valeurs maximales (puissance, courant)\n- Attendre la stabilisation thermique pour la lampe\n\n## 10. Applications pratiques en CI\n\nÉlectronique domestique :\n- Télévisions, radios\n- Chargeurs de téléphone\n- Éclairage LED\n\nIndustrie :\n- Redresseurs pour moteurs\n- Alimentations stabilisées\n- Systèmes de protection\n\nÉnergie solaire : Diodes de protection dans les panneaux photovoltaïques.\n\n## 11. Puissance dissipée\n\nFormule générale : $P = U \\times I$\n\nPour une résistance : $P = RI² = \\frac{U²}{R}$\n\nLimitation : Chaque composant a une puissance maximale admissible.\n- Résistance : 0,25 W, 0,5 W, 1 W, ...\n- Diode : fonction du boîtier\n\nCalcul de la résistance de limitation pour une LED :\n$$R = \\frac{U_{\\text{alim}} - U_{\\text{LED}}}{I_{\\text{LED}}}$$\n\n## 12. Identification des composants\n\nMultimètre :\n- Mode ohmmètre : pour résistances\n- Mode test diode : affiche la tension de seuil\n- Attention : ne pas tester en circuit sous tension\n\nCode des couleurs (résistances) :\n- 1er et 2ème anneau : chiffres\n- 3ème anneau : multiplicateur\n- 4ème anneau : tolérance\nExemple : Marron (1), Noir (0), Rouge (×100), Or (±5%) → 10×100 = 1000 Ω = 1 kΩ ±5%