L’Electronique depuis les bases | Partie 1

Par Sosta - Novembre, 5 2013

Hallo Freunde !

Alors dites-moi un peu, après l’article précédent, vous êtes vous senti dotés de supers pouvoirs encore enfouis et d’armes aussi puissantes que le “Yes we can” de Mister President ? Même pas l’espace de quelques secondes ? Non ? Eh bien, on a du pain sur la planche.

Mais ne vous inquiétez pas, il parait qu’Einstein aussi a souffert avant que ses réalisations puissent le maintenir nommément en vie; alors vous pouvez devenir guru de l’électronique tant que vous y croyez. Je viens de vous comparer à Einstein là, ne vous envolez pas trop haut, on a un article à terminer

1. Quels sont les bases ?

Pour que l’on puisse tous parler le même langage, nous allons tous revenir au Lycée. Pour ceux qui y sont déjà allés, rappelez vous cette matière : les sciences physiques. J’espère ne pas avoir perdu des lecteurs avec ce mot .

En cours de sciences physiques, il y’a eu ce chapitre sur l’électricité; tension, intensité, résistance… que vous le voulez ou non, les notions de ce chapitre sont indispensables pour progresser en Électronique.

Nous rappellerons donc ces notions, présenterons les composants basiques utilisés en Électronique avant de monter d’un cran. Bon pour les vieux redoublants ou ceux qui sont déjà avancés, allez faire un tour et rapporter moi une bouteille d’eau, je sens que ça ne sera pas de tout repos.

2. L’origine du courant électrique: l’atome

Nooon restez, ce n’est pas un cours de biologie, je serai dans l’échappée de tête sinon. L’atome est aussi à l’origine du courant électrique. En fait, l’atome est le constituant élémentaire de la matière, c’est  la plus petite partie de tout corps ou élément existant. Quand je dis tout, c’est bien tout: votre téléphone, vos habits, vos chaussures, votre petit-déjeuner et même vous (enfin nous ); tout est composé à la base d’atomes.

Cet atome est constitué comme suit :

Les boules bleues et rouges représentent respectivement les Protons et les Neutrons; vous les voyez au centre parce qu’elles constituent le noyau de l’atome. Vous remarquerez d’autres boules grises qui s’amusent autour, celles-ci sont appelés des Électrons.

Introduisons à présent une nouvelle notion: celle de la charge électrique. La charge électrique permet d’expliquer certains comportements. Testons votre enfance à présent; avez déjà réalisé les expériences suivantes:

• Vous peigner et remarquer que vos cheveux sont attirés par le peigne,

• Frotter une baguette (en verre ou même matière plastique) contre un chiffon quelconque (tissu de laine, drap, peau d’animal à poil) ou contre le sol et observer que la baguette est capable d’attirer de petits objets (cheveux, feuilles de papier),

• Prendre cette même baguette frottée, la rapprocher d’une boule conductrice (qui laisse passer le courant) et constater que la boule est attirée par la baguette; une fois que la boule entre en contact avec baguette, les deux se repoussent.

Si vous avez fait ces trois expériences, alors félicitations votre enfance était awesome ! Pour ceux qui cherchent leur peigne actuellement, attendez d’être seuls… histoire de préserver le coeur d’autrui .

Dans chacune de ces expériences, on dit que le peigne, la boule ou la baguette frottée s’est électrisée soit par frottement (cas de la baguette), soit par contact (cas de la boule).

L’électrisation déduit la présence de charges électriques très petites. Et comme les expériences montrent qu’il y a des cas d’attraction ou de répulsion, on déduit qu’il y a deux types de charges électriques : des charges positives et des charges négatives.

De là on déduit le principe suivant: deux charges de même signe se repoussent et deux charges de signe opposés s’attirent.

Précisons que tout corps possède ces deux charges; si le corps est chargé positivement, cela veut juste dire qu’il possède plus de charges positives que négatives, et s’il est neutre eh bien que les charges se valent.

Revenons donc à notre atome ! Les Électrons sont des charges électriques négatives très petites, les Protons des charges positives très petites et les Neutrons des charges très neutres !

Autour du noyau gravitent des Électrons à des distances bien déterminées. Pensez aux satellites, ou même aux planètes du système solaire. Tout comme la terre tourne en orbite autour du Soleil, les Électrons gravitent en orbite autour du noyau. Sur ces orbites, appelées couches électroniques, on trouve toujours un nombre bien déterminé d’électrons. Seule cette couche électronique nous intéresse (vous voyez bien qu’il y aura pas d’équations de Chimie ); en effet, c’est le nombre d’Électrons sur cette orbite qui va déterminer si l’atome, donc le corps dont l’atome est le constituant, est bon ou mauvais conducteur de l’électricité. Autrement dit s’il laisse très bien passer le courant ou pas.

Retenez qu’un conducteur est un corps dans lequel les charges électriques peuvent se déplacer (exemple: les métaux, l’eau).

Cela veut dire qu’il est possible de faire déplacer les Électrons libres d’un conducteur en un mouvement ordonné. Lorsqu’un élément quelconque est capable d’attirer à lui un Électron, celui-ci quitte l’atome, et laisse derrière lui ce qu’on appelle un « trou » (voyez le comme un manque)  qui sera comblé par un autre Électron. Voyez vous ce mouvement d’ensemble ?

Imaginez que plusieurs Électrons quittent leur atome et sont remplacés de façon continue, et que c’est le cas de tous les atomes d’un même conducteur, c’est un peu comme si tous les électrons voyageaient dans dans un sens, un peu comme le flux ou le courant d’un cours d’eau: eh bien dans notre cas, c’est le courant électrique !

Pfiou, pause dois me désaltérer là. Notez ce bonus en attendant !

NB: La charge électrique peut être directement mesurée avec un électromètre. Son unité est le Coulomb.

3. L’intensité du courant électrique

Nous avons très bien défini le courant électrique, mais il faut pouvoir quantifier les Électrons qui se sont déplacés. C’est là que Monsieur Ampère peut enfiler sa cape rouge de Super Héros (juste la cape suffit…). En effet, il nous a permis de pouvoir représenter la quantité d’électrons qui ont bougé, à travers l’intensité du courant. Souvent symbolisé par la lettre “I”, son unité est l’ampère (A).

Pour mesurer cette intensité, on utilise un ampèremètre.

Cette image présente un ampèremètre antique . Je vous expliquerai pourquoi plus loin.

4. La tension électrique

La tension électrique est assimilée à une différence de potentiel entre deux points différents d’un circuit. Oui je sais, y a un intrus qui s’est glissé -_-.

Nous n’entrerons pas dans les détails mais comprenez que le potentiel électrique est l’une des grandeurs permettant de définir l’état électrique d’un point donné. Il est déduit et calculé par analogie avec un cours d’eau observé ; si nous considérons le potentiel de chaque point comme étant son altitude, alors la différence d’altitude correspond à la différence de potentiel.

L’unité du potentiel électrique est le Volt (V). La différence de potentiel (ddp) a aussi la même unité (logique) et se symbolise très souvent par la lettre U. Pour mesurer cette ddp, on utilise un voltmètre.

Cette image présente un multimètre. Retenez son nom, il va vous hanter si vous devez progresser en électronique! Son avantage est qu’il permet de mesurer plusieurs grandeurs électriques dont l’intensité du courant et la tension électrique. Vous comprenez pourquoi j’ai qualifié l’autre d’antique… Le multimètre est ce que le commun des mortels utilise aujourd’hui .

5. Le dipôle

Même Toto me dira que d’après le français, c’est quelque chose qui a deux pôles. Un dipôle est tout élément d’un circuit électrique ou électronique possédant 2 bornes ou 2 pôles qui permettent son insertion dans le circuit. Pour déterminer les différents types de dipôles, utilisons ce que nous venons de voir: la tension électrique.

Si on mesure la tension aux bornes d’un dipôle seul, qui n’est pas dans un circuit, deux cas peuvent se présenter :

• La tension est nulle: on a alors un dipôle passif, c’est le cas d’une ampoule..(on verra d’autres exemples plus tard).

• La tension n’est pas nulle: cela voudrait dire qu’il existe déjà une tension aux bornes du dipôle alors que celui-ci n’est encore traversé par aucun courant. On a alors un dipôle actif, c’est un générateur. L’exemple parfait est celui d’une pile .

A force d’écrire, les lignes s’allongent et je le ressens dans mes phalanges. De plus, il parait que trop de viande gâte la sauce (ça reste une théorie à vérifier), donc je vais vous laisser assimiler tout ceci. Ce sont des notions peut être basiques pour certains mais je tenais à m’assurer que tout est à l’endroit dans le cerveau…vous savez l’oreille est à côté, je suis sûr que pleins d’oublis lui sont dûs.

Prochainement nous verrons les composants basiques en électronique. En attendant profitez de cet épisode de “C’est pas Sorcier”, l’une des mes meilleures émissions ! Il présente très bien ce que nous avons vu et dans la bonne ambiance.

Électriquement vôtre.