L'électronique pour les agrumes

Découvertes des bases pour bricoler chez-soi

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Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


J'ai mis à jour pour suivre les conseils de Karnaj. J'ai également ajouté une mention de l'additivité des tensions et revus la présentation de la loi des mailles.

Le premier jet de ce premier chapitre commence à me plaire, je serais donc heureux de recevoir vos avis, en premier lieu sur le fond puis sur la forme de celui-ci.

Édité par klafyvel

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Salut, je te donne mes impressions au fil de la lecture

Les notions de charge, intensité et tension me semblent balancées de manière un peu abruptes pour le débutant.

La charge peut-être positive ou négative, cependant elle sera toujours un multiple de la charge élémentaire (notée e)

Là on ne sait toujours pas ce qu'est une charge, pourtant il semblerait qu'on doive déjà connaitre la notion de charge élémentaire.

Il est courant (ahaha) de faire une analogie entre le courant électrique et le débit massique d'eau dans un tuyau. Si l'intérêt de cette analogie de vous saute pas immédiatement aux yeux, …

Autant en parler au moment où tu en as vraiment besoin.

En tout point de l'espace, on peut définir une grandeur, appelée potentiel électrique, …
Cependant le potentiel électrique est inaccessible. En effet il n'y a pas de "point zéro" du potentiel électrique; on le définit à une constante près

Là tu as perdu le lecteur. Pour ce cours, on a juste besoin de parler du potentiel dans un circuit, tu pourrais aborder la notion avec l'exemple d'une pile.

et est homogène à une énergie divisée par une charge.

Information inutile et qui embrouille plus qu'autre chose.

En effet la puissance traduit une variation d'énergie; elle est homogène à une énergie divisée par le temps

La notion de "homogène" est inconnue du lecteur cible.

Ce que je proposerais, c'est d'aborder ces notions avec le classique circuit pile+interrupteur+lampe (autant entrer directement dans le vif du sujet, vu que c'est un cours d'électronique, les notions paraitront moins abstraites) :
Quand l'interrupteur est ouvert, la lampe est éteinte. Il y a donc qqch qui doit circuler dans le circuit fermé. Ce sont des électrons => notion de charge et d'intensité.
Qu'est-ce qui pousse les électrons ? C'est la pile => notion de potentiel, de tension, de masse. Et après tout ça on peut parler de l'analogie hydraulique, qui permet ensuite d'aborder les lois des noeuds et des mailles.

Auteur du sujet

Tout d'abord, merci de ton partage d'impressions ! :)

Je ne sais plus si je l'ai précisé, mais il y a un autre tutoriel en rédaction qui porte sur l'électricité en partant de zéro : à la découverte de l'électricité. Du coup en prenant ça en compte, est-ce que ça te paraît toujours trop abrupte comme entrée en matière ?

Pour les autres propositions de corrections je regarde demain comment les intégrer au tutoriel.

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Salut,

Chose promise, chose due. Voilà une petite relecture, au fil du texte. Pas de commentaire sur le style, seulement sur le fond.

Un bon début

Nous allons tout d'abord parler de ce qui traduit la sensibilité de certains corps à l'électricité (aux champs électromagnétiques en réalité) : la charge électrique.

Honnêtement, on se croirait sur un site de mysticisme. En bref, tu pourrais dire que l'électricité, c'est ce qui concerne la position et le mouvement des charges électriques. Je crois d'ailleurs que cette définition est très englobante, je met au défi quiconque de trouver un contre-exemple !

Je pense que tu peux passer sur la notion de champ électromagnétique. Pour les débutants en électronique, cela a assez peu d'importance dans un premier temps.

La charge peut-être positive ou négative, cependant elle sera toujours un multiple de la charge élémentaire (notée e).

En plus d'apporter des détails assez compliqués pour un grand débutant, la charge élémentaire n'a aucune espèce d'importance en pratique (sauf si tu fais un compteur d'électrons…). Par exemple un ampère, c'est un coulomb par seconde, même avec des picoampères, on est encore loin de la charge élémentaire !

Avant de continuer, il est nécessaire de rappeler que la matière est constituée d'atomes. Ces atomes […]

Tu pars un peu en cacahuète ici j'ai l'impression. L'essentiel c'est de dire que dans les matériaux usuels, ce sont les électrons qui bougent, pas les noyaux des atomes. Et encore… c'est pas vraiment important, sauf quand on étudie le fonctionnement physique des semi-conducteurs. Il faut juste savoir que les charges peuvent bouger dans les composants et fils. Le fait que ce soit des électrons est assez secondaire pour la pratique.

On admettra que la charge se conserve; elle ne peut que se déplacer mais elle n'est jamais créée ou détruite.

Je ne sais pas si c'est si important de le dire maintenant. Surtout que toi tu fais de l'électronique et pas de l'électrostatique. Ce qui t'intéresse c'est la conservation du débit, i.e. la loi des nœuds.

On a vu que la charge pouvait se déplacer, on appelle cela un courant électrique.

Il faut que ce soit un déplacement d'ensemble. Sinon le courant est nul. C'est comme faire des éclaboussures dans la piscine, au lieu de faire un trou dedans et d'avoir un courant qui la vide.

On choisit un sens positif pour le décompte; c'est à dire que si une charge q traverse le point dans le sens positif on la compte +q tandis que si elle traverse le point dans le sens opposé au sens positif, on la compte −q.

Quand j'ai appris l'électricité, il y a maintenant un certain temps, ce point là était confus. Je pense que carrément prendre tous les cas peut valoir le coup :

  • 1 coulomb de la gauche vers la droite en 1s : +1 A
  • 1 coulomb de la droite vers la gauche en 1s : -1 A
  • -1 coulomb … : -1 A
  • -1 coulomb … : +1 A

Après, tu plies l'histoire en disant que la nature de la charge qui bouge n'a aucune importance. Tout se passe comme si des charges positives passaient dans le bon sens pour un courant positif, et pour un courant négatif, tout se passe comme si elles allaient dans l'autre sens.

Ici on comptera le nombre de charges qui passent au point A entre les deux instants.

Je n'ai rien compris au schéma.

Si l'intérêt de cette analogie de vous saute pas immédiatement aux yeux

Mieux vaut ne pas le dire, et laisser les lecteurs se faire convaincre qu'elle facilite pas mal l'appropriation. Mais si tu en parles, il faut éventuellement parler des limites (éventuellement en annexe).

En tout point de l'espace, on peut définir une grandeur, appelée potentiel électrique, […]

Alors comme Looping : ce passage est hardcore pour un débutant. En fait, j'ai assimilé ce qu'était le potentiel tardivement, et c'est assez difficile de partir de l'énergie potentielle. En bref : distribution de charge => champ de force électrostatique pour une charge donnée (interaction coulombienne) => champ électrique (force par unité de charge) => potentiel (intégrale du champ électrique) => tension (différence de potentiel). Après, comme il y a un champ de force, on peut parler du travail, et donc d'énergie potentielle tout ça.

Mais bon c'est compliqué. Pour un débutant : tension entre deux points = différence de potentiel (peu importe ce que c'est vraiment) = les charges ont naturellement envie d'aller du point de haut potentiel (+) vers le point de bas potentiel (-). Si on veut aller un chouille plus loin, dire que la différence de potentiel est la manifestation d'un champ électrique qui tire les charges. Parler d'énergie peut être mis dans un encart quand tu parles de générateur et récepteur. Un générateur va devoir s'opposer à la nature des charges de descendre les potentiels.

Cependant le potentiel électrique est inaccessible

Si tu vois ça comme une intégrale, il devient tout à fait normal de fixer une référence, mais soit.

Réponse : l'énergie que vous […] C'est relativement compliqué à expliquer

Tout le monde dit l'énergie c'est compliqué. En fait, c'est simple puisqu'il s'agit de la « capacité d'un système à produire un travail » (cf. Wikipédia). Autrement dit, si on veut faire « quelque chose », il faut fournir de l'énergie. Si une résistance chauffe, c'est qu'on lui fournit de l'énergie. Cette énergie vient du générateur.

Je ne suis pas sûr non plus de la pertinence de cette section à cet endroit. Pour un électronicien débutant, c'est pas primordial. C'est important seulement pour dimensionner des composants. Puis toutes ces histoires de rendement, c'est pas important pour un débutant. Sauf si on faisait de l'électronique de puissance, et encore.

Un peu de vocabulaire

On vient de se taper trois sections super théoriques et là boom : vocabulaire. Si j'étais le lecteur cible, ça m'aurait tué. Surtout pour un cours qui parle de bricoler chez soi. ;)

dipôles

J'ai remarqué que ce mot n'a aucune importance dans la vraie vie. Tu peux épargner tes lecteurs en disant qu'un composant, c'est souvent comme un tuyau, et comme tous les tuyaux, ça a deux extrémités.

On symbolise les connexions entre les composants électriques par de simples traits.

Tu n'a pas explicité ce qu'était une connexion. Tu le dis qu'après : « Notez-bien que le potentiel électrique est identique en tout point d'une connexion. » Bref, c'est pas dans l'ordre. Il faut parler de ce concept avant. Et aussi du concept de circuit.

Peut-être que partir plus dans le vif du sujet avec un exemple comme suggéré plus haut serait une bonne idée. Ça te permettrait d'expliciter plus de choses.

Il y a donc deux cas possibles lorsque l'on étudie un dipôle : le cas où le courant est choisi dans le même sens que la tension aux bornes du dipôle, on parle de convention générateur, et celui où courant et tension sont de sens opposés, c'est la convention récepteur. Pour changer de convention une tension il suffit de changer son signe. Plus formellement, on a : Ugenerateur=−Urecepteur.

Alors ça, c'est vraiment délicat à expliquer ; je ne suis pas sûr que tu y arrives bien. Les conventions générateur et récepteur prennent leur sens dans la notion de puissance. Pour un générateur, avec U et I en convention générateur, P = UI est la puissance donnée. Pour un récepteur, en convention récepteur P = UI est la puissance reçue. Si on prend un générateur en convention récepteur, la puissance donnée sera P = -UI (ben oui, il reçoit une puissance négative, donc il donne une puissance positive). Idem pour un récepteur en convention générateur.

Ceci dit, cela veut dire que les formules dépendent du sens des flèches. Par exemple une résistance en convention récepteur c'est U = RI. En convention générateur, c'est U = -RI. Et quand on parle de puissance, on voit tout de suite qu'on a soit P = RI² ou P = - RI². Tout est clair !

Pour la pratique, ce qui est important, c'est de comprendre ce que signifient les flèches. Mais ça, tu ne l'expliques pas. Une flèche pour la tension, c'est quoi ? Ça pointe le point de potentiel haut, et le pied est au point de potentiel bas, mais tu ne le dis pas. Pour la flèche de courant, tu n'expliques pas vraiment de manière explicite.

Continuons de nous pencher sur le circuit précédent. Vous avez sans doute remarqué les petits points sur ce schéma au niveau des jonctions entre les connexions; on les appelles des noeuds. Notez bien que malgré l'existence de tels noeuds, le potentiel électrique au sein d'une meme connexion reste identique en chacun de ses points.

Les nœuds ne sont pas les points verts de tes schémas. Ce sont les lignes vertes continues. Un nœud, c'est l'ensemble des points de même potentiel, c'est une définition. D'ailleurs, en théorie, deux points au même potentiel non physiquement reliés pourraient l'être sans effet sur le reste du circuit.

Nous sommes maintenant suffisamment avancé pour remarquer qu'il y a deux manières de connecter deux dipôles : on les nommes association série et parallèle.

Ce passage est confus. Par définition, parallèle = même tension aux bornes des deux composants et série = même courant qui traverse.

l'additivité des tensions

Ce truc serait évident si tu définissait proprement la tension.

Enfin terminons cette sections en définissant l'Approximation des Régimes Quasi-Stationnaires, abrégé ARQS. Il s'agit des situations où les grandeurs physiques étudiées ne varient pas ou peu et avec des fréquences de variation négligeables.

Ce truc est incompréhensible en l'état. L'ARQS, ça veut simplement dire que le temps de propagation des ondes électromagnétiques dans le circuit est négligeable devant la longueur d'onde des signaux. C'est valable tout le temps en pratique, sauf pour des très grands circuits (réseaux électriques à l'échelle d'un pays), et des fréquences très élevées (MHz et plus). Dans ce dernier cas, on appelle ça de l'électronique radiofréquence, et c'est pas spécialement destiné aux débutants.

En gros, pour un débutant, cette notion est superflue. À la rigueur en conclusion à la toute fin, ou en annexe.

On peut comprendre la loi des mailles en reprenant l'analogie avec un débit massique d'eau et en considérant que l'eau est incompressible (c'est à dire que sa masse volumique est constante) et que les débits sonts constants.

Et en fait, pas besoin de débits constants. D'ailleurs, parler d'incompressibilité complique l'analogie, puisque électriquement, un nœud n'a pas de volume, et il n'y a rien à comprimer à cet endroit là.

Une erreur très courante avec la loi des mailles est de mélanger des tensions exprimées dans des conventions différentes (générateur ou récepteur). Veillez à vous en prévenir !

Et bien pour le coup, c'est faux. Tu peux mélanger tout ce que tu veux, l'important, c'est le signe de la tension. Si tu prends la flèche à rebrousse poil, c'est un moins. Les conventions ne concernent pas le signe de la tension, mais le sens de la tension par rapport au courant.

On peut déduire la loi des mailles directement de l'additivité des tensions. […]

Je pense que c'est assez important pour ne pas être caché.

Calculons le bilan de l'énergie potentielle de pesanteur d'une goutte d'eau qui fait un tour de circuit.

Là tu viens de perdre tout ceux qui n'ont pas fait de méca. En plus, tu remarqueras que ton savant calcul revient à dire « on revient au point de départ », ce qui est l'essence même de la loi des mailles.

Je vous propose de mener un dernier petit calcul avant de conclure ce premier chapitre.

Il n'y a pas de calcul à proprement parler. :D

Vous disposez à présent du minimum vital

Je n'en suis pas si sûr. On n'a même pas d'exemple concret de dipôle, on a étudié des circuits sans savoir ce qu'il y avait dedans… Plein de questions se posent encore à ce moment là, c'est le chaos dans la tête du lecteur. C'est quoi R ? C'est quoi LED ? C'est quoi ce zigouigoui avec écrit battery ? Pourquoi on étudie ça ? Qu'est-ce que ça va m'apprendre d'utile pour la suite ? Pourquoi je comprends que la moitié des trucs ? D'où elle vient la tension ? Et le courant ? Et les charges elles vont dans quoi ?

Enfin bref, tu l'auras compris, il y a encore un peu de changements à faire pour gagner en cohérence. Je trouve ça bien parti quand même. :)

Édité par Aabu

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Auteur du sujet

L'avantage de faire beaucoup d'erreurs c'est qu'on apprend beaucoup de choses du coup. ^^ '

Merci beaucoup de vos retours à tout les deux. Je vais faire de mon mieux pour améliorer tout ça !

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Auteur du sujet

Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l’adresse suivante :

Merci d’avance pour vos commentaires.

Salut, j’ai pris un peu de temps pour modifier mon approche en m’inspirant de vos idées. C’est loin d’être fini mais j’aimerais savoir si ça vous plaît. :)

Édité par klafyvel

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