VIII. Les bases de l'électronique▲
VIII-A. Petit rappel sur l'électricité▲
L'électricité est un déplacement d'électrons dans un milieu conducteur.
Pour que ces électrons se déplacent tous dans un même sens, il faut qu'il y ait une différence du nombre d'électrons entre les deux extrémités du circuit électrique.
Pour maintenir cette différence du nombre d'électrons, on utilise un générateur (pile, accumulateur, alternateur…).
La différence de quantité d'électrons entre deux parties d'un circuit s'appelle la différence de potentiel et elle se mesure en Volts (V).
On peut comparer le fonctionnement d'un circuit électrique à celui d'un barrage hydroélectrique :
- les électrons seraient l'eau ;
- le générateur serait le réservoir d'eau ;
- les conducteurs sont naturellement les conduites forcées ;
- le consommateur (une ampoule ou une diode, par exemple) est la turbine, qui exploite l'énergie du déplacement des électrons.
Sur un barrage, plus la différence entre l'altitude du niveau du réservoir et celui de la turbine est importante, plus la pression de l'eau sera importante. Pour un barrage on appelle cette différence d'altitude hauteur de chute. Cela équivaut sur un circuit électrique à la différence de potentiel, qui se mesure en Volts (V) et se note U.
Le débit de l'eau (c.-à-d. la quantité d'eau qui s'écoule par unité de temps) correspond à l'intensité, aussi appelée courant, qui est donc le débit d'électrons. Elle se mesure en Ampères (A) et se note I.
La puissance se note P et se mesure en Watts (W).
NDLR. Sur un barrage, plus la hauteur de chute est importante et plus le débit de l’eau est élevé, et plus la puissance hydraulique transmise à la turbine pour la faire tourner sera grande.
De façon analogue, la puissance électrique P est le produit de la tension U et de l'intensité I.
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P = U · I |
Quelques ressources pour comprendre l'électricité :
- C'est pas sorcier sur l'électricité : https://www.youtube.com/watch?v=efQW-ZmpyZs ;
- C'est pas sorcier sur le transport de l'électricité : https://www.youtube.com/watch?v=rMwuReV9DXk ;
- C'est pas sorcier sur les batteries et les piles : https://www.youtube.com/watch?v=mItO3l82Ic0 ;
- Site pédagogique sur l'électricité Hydro-Qébec : http://www.hydroquebec.com/comprendre/ ;
- La bataille de l'électricité : https://www.youtube.com/watch?v=rbVqoJu6bQ8.
VIII-B. Les diodes▲
Il est possible de remplacer l'ampoule par une diode électroluminescente, aussi appelée LED(5). Elle a la particularité de ne laisser passer le courant électrique que dans un sens.
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Le courant électrique ne peut traverser la diode que dans le sens de l'anode vers la cathode. |
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Attention : le courant produit par l'Arduino est trop important pour y brancher directement une LED dessus. L'utilisation d'une résistance est obligatoire, pour ne pas griller la LED.
En utilisant divers matériaux semi-conducteurs, on fait varier la couleur de la lumière émise par la LED. Il existe enfin une grande variété de formes de LED.
VIII-C. Les résistances▲
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Une résistance est un composant électronique ou électrique dont la principale caractéristique est d'opposer une plus ou moins grande résistance (mesurée en ohms : Ω) à la circulation du courant électrique. |
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On peut alors comparer, le débit d'eau au courant électrique I (qui est d'ailleurs le débit d'électrons), la différence de pression à la différence de potentiel électrique (qui est la tension U) et, enfin, le rétrécissement à la résistance R.
Ainsi, pour une tension fixe, plus la résistance est faible, plus le courant la traversant est fort. Cette proportion est vérifiée par la loi d'Ohm :
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kitxmlcodeinlinelatexdvpU = R \cdot Ifinkitxmlcodeinlinelatexdvp et donc kitxmlcodeinlinelatexdvpR = \frac{U}{I}finkitxmlcodeinlinelatexdvp et kitxmlcodeinlinelatexdvpI = \frac{U}{R}finkitxmlcodeinlinelatexdvp |
Une résistance est un milieu peu conducteur ; les électrons peinent à s'y déplacer. Leur énergie se dissipe alors en général sous forme de chaleur. C'est ce principe utilisé pour les bouilloires électriques ou les ampoules à filaments.
La valeur de la résistance se mesure en Ohms (Ω). La valeur d'une résistance est déterminée par ses bandes de couleurs.
Outre le tableau ci-dessus, on peut s'aider du petit mode d'emploi qui se trouve ici :
http://www.apprendre-en-ligne.net/crypto/passecret/resistances.pdf
La résistance est schématisée de ces deux manières (européenne à gauche et américaine à droite) :
Un calculateur de valeurs de résistances est disponible à cette adresse : http://edurobot.ch/resistance/
