Définitions en électronique (mise à jour)

[sylvainmahe]

Bonjour, je partage mes documents de définitions notamment des grandeurs physiques utiles en électronique.

L'électronique :
Définition par le physicien :
L'électronique est la théorie et la pratique de la physique de l'électron.

Cette première définition s'applique en recherche fondamentale.

Définition par l'électronicien :
L'électronique consiste au déplacement de porteurs de charges de façon contrôlée.

Dans cette deuxième définition il existe trois notions importantes :
- Le déplacement.
- Les porteurs de charges.
- Le contrôle.

Si nous retirons l'une de ses trois notions, l'électronique ne peut pas exister.

Les porteurs de charges que sont les électrons se déplacent à l'aide de forces électriques afin d'actionner des dispositifs. Le contrôle du déplacement permet une maîtrise du comportement des dispositifs.

L'électron :
L'électron est une particule élémentaire qui porte une charge électrique négative. Cette particule est un des composants de l'atome.

La grandeur physique :
La grandeur physique une propriété quantifiable dans un système de coordonnées par une ou plusieurs valeurs chacune exprimée dans une unité de mesure.

Cette propriété peut être de plusieurs formes, en voici quelques-unes :
- Scalaire.
- Complexe.
- Vectorielle.
- Matricielle.
- Tensorielle.

Le système de coordonnées :
Le système de coordonnées est un ensemble ordonné de valeurs permettant la spécification de la position d'un objet dans un espace en fonction d'un système référentiel.

Cet ensemble peut être de plusieurs formes, en voici quelques-unes :
- Cartésienne linéaire à 1 dimension (x).
- Cartésienne orthogonale à 2 dimensions (x, y).
- Cartésienne orthogonale à 3 dimensions (x, y, z).
- Polaire (r, θ).
- Cylindrique (r, θ, z).
- Sphérique (r, θ, ϕ).

L'unité de mesure :
L'unité de mesure est une quantité métrologique représentative d'une grandeur physique.

La tension électrique :
C'est la quantité d'énergie par unité de charge électrique nécessaire pour déplacer les porteurs de charges électriques entre deux points d'un conducteur.
L'unité de mesure s'exprime en volt (V).
Dans les équations c'est la lettre U.

L'intensité électrique :
C'est la quantité de charges électriques traversant un conducteur par unité de durée.
L'unité de mesure s'exprime en ampère (A).
Dans les équations c'est la lettre I.

La puissance :
C'est la quantité d'énergie transférée par unité de durée.
L'unité de mesure s'exprime en watt (W).
Dans les équations c'est la lettre P.

La puissance complexe :
C'est la quantité d'énergie transférée par unité de durée. Elle inclut la partie active, réactive, et apparente.
En coordonnées polaires (|S| ∠ θ) les unités de mesure s'expriment respectivement en voltampere (VA) et en radian (rad).
Dans les équations c'est la lettre S.

La puissance active :
C'est la partie réelle de la puissance complexe utilisée pour effectuer un travail utile.
L'unité de mesure s'exprime en watt (W).
Dans les équations c'est la lettre P.

La puissance réactive :
C'est la partie imaginaire de la puissance complexe non-contributive à un travail utile. Cette partie est associée à l'énergie stockée et restituée par les éléments réactifs comme les capacités et les inductances.
L'unité de mesure s'exprime en voltampère réactif (var).
Dans les équations c'est la lettre Q.

La puissance apparente :
C'est la magnitude de la puissance complexe.
L'unité de mesure s'exprime en voltampere (VA).
Dans les équations c'est la lettre |S|.

La résistance électrique :
C'est l'aptitude à freiner et dissiper le courant électrique.
L'unité de mesure s'exprime en ohm (Ω).
Dans les équations c'est la lettre R.

L'impédance complexe électrique :
C'est l'aptitude à freiner et dissiper le courant électrique. Elle inclut la partie active, réactive, et apparente.
En coordonnées polaires (|Z| ∠ θ) les unités de mesure s'expriment respectivement en ohm (Ω) et en radian (rad).
Dans les équations c'est la lettre Z.

L'impédance active électrique :
C'est la partie réelle de l'impédance complexe électrique utilisée pour freiner et dissiper le courant électrique.
L'unité de mesure s'exprime en ohm (Ω).
Dans les équations c'est la lettre R.

L'impédance réactive (réactance) électrique :
C'est la partie imaginaire de l'impédance complexe électrique non-contributive à freiner et dissiper le courant électrique. Cette partie est associée à l'énergie stockée et restituée par les éléments réactifs comme les capacités et les inductances.
L'unité de mesure s'exprime en ohm (Ω).
Dans les équations c'est la lettre X.

L'impédance apparente électrique :
C'est la magnitude de l'impédance complexe électrique.
L'unité de mesure s'exprime en ohm (Ω).
Dans les équations c'est la lettre |Z|.

La capacité électrique :
C'est l'aptitude quantitative à stocker des charges électriques.
L'unité de mesure s'exprime en farad (F).
Dans les équations c'est la lettre C.

L'inductance électrique :
C'est l'aptitude d'un courant électrique à produire un champ magnétique.
L'unité de mesure s'exprime en henry (H).
Dans les équations c'est la lettre L.

L'énergie :
C'est la quantité de travail transféré pendant une certaine durée.
L'unité de mesure s'exprime en joule (J).
Dans les équations c'est la lettre E.

La charge électrique :
C'est une propriété fondamentale de la matière lui permettant des interactions de nature électromagnétique.
L'unité de mesure s'exprime en coulomb (C).
Dans les équations c'est la lettre Q.

Le champ électrique :
C'est un ensemble de forces qui mettent en déplacement les porteurs de charges électriques.
En coordonnées cartésiennes orthogonales à 3 dimensions (Exi→ + Eyj→ + Ezk→) l'unité de mesure s'exprime en volt par mètre (V/m).
Dans les équations c'est la lettre E→.

Le champ magnétique :
C'est un ensemble de forces agissant sur les porteurs de charges électriques en déplacement.
En coordonnées cartésiennes orthogonales à 3 dimensions (Bxi→ + Byj→ + Bzk→) l'unité de mesure s'exprime en tesla (T).
Dans les équations c'est la lettre B→.

Le champ électromagnétique :
C'est la réunion du champ électrique et magnétique en une seule grandeur physique.
En coordonnées cartésiennes orthogonales à 3 dimensions (Exi→ + Eyj→ + Ezk→, Bxi→ + Byj→ + Bzk→) les unités de mesure s'expriment respectivement en volt par mètre (V/m) et en tesla (T).
Sans lettre dédiée dans les équations.

La durée :
C'est un intervalle de temps.
L'unité de mesure s'exprime en seconde (s).
Dans les équations ce sont les lettres Δt.

La période :
C'est la durée séparant deux reproductions à l'identique d'un phénomène physique.
L'unité de mesure s'exprime en seconde (s).
Dans les équations c'est la lettre T.

La fréquence :
C'est le nombre d'oscillation d'un phénomène physique par unité de durée.
L'unité de mesure s'exprime en hertz (Hz).
Dans les équations c'est la lettre f.

L'angle de phase :
C'est le déphasage entre deux grandeurs physiques.
L'unité de mesure s'exprime en radian (rad).
Dans les équations c'est la lettre θ.

La vitesse angulaire :
C'est le taux de variation d'un angle par unité de durée.
L'unité de mesure s'exprime en radian par seconde (rad/s).
Dans les équations c'est la lettre ω.

L'inverse de grandeurs physiques :
L'admitance électrique :
C'est l'inverse de l'impédance complexe électrique (1 ÷ Z). Elle inclut la partie active, réactive, et apparente.
En coordonnées polaires (|Y| ∠ θ) les unités de mesure s'expriment respectivement en siemens (S) et en radian (rad).
Dans les équations c'est la lettre Y.

La conductance électrique :
C'est l'inverse de la résistance électrique ou l'impédance active électrique (1 ÷ R).
L'unité de mesure s'exprime en siemens (S).
Dans les équations c'est la lettre G.

La susceptance électrique :
C'est l'inverse de l'impédance réactive (réactance) électrique (1 ÷ X).
L'unité de mesure s'exprime en siemens (S).
Dans les équations c'est la lettre B.

Quelques unités de mesure :
Le watt-heure (Wh) :
C'est la mesure de la quantité d'énergie transférée par unité de puissance pendant une heure.

Le bel (B) :
C'est la mesure logarithmique en base dix du rapport entre deux grandeurs physiques exprimant des puissances.

[loulou31]

Bonjour,

Je ne comprends pas " s'applique en regime continu ou alternatif sinusoïdal".

En fait toutes les grandeurs physiques existent quelle que soit leur etat : stationnaire ou variable; dans ce dernier cas le régime sinusoïdal n'est encore qu'un cas très particulier d'un regime variable qui est beaucoup utilisé en électronique. En effet un signal sinusoidal n'est pas déformé quand il traverse un condensateur ou une inductance car la dérivée d'un signal sinus est toujours un sinus mais déphasé.
De plus le regime périodique n'est aussi qu'un cas particulier des régimes variables.
Par exemple il existe des champs magnétiques stationnaires : cas du champ magnétique terrestre, mais aussi sinusoidal : dans un transfo secteur, mais aussi non périodique par exemple dans la tete d'un magnetophone qui lit une bande enregistrée, tout ceci ne changeant en rien la définition du champ magnétique.

Jean-Louis

[sylvainmahe]

Oui l'existence, mais l'application exemple de la puissance réactive ou de l'angle de phase dans un régime continu il me semble n'a pas trop de sens, puisque toujours à zéro.

Je peux me méprendre mais il me semble que les autres signaux que tu évoques pour parler d'existence, n'existent pas. Ce sont des idéalisations mathématiques qui cachent toutes derrière une infinité de sinusoïdales dans l'absolu, dans les faits ça doit bien s'arrêter avant via les forces atomiques, longueur de Planck, etc...

C'est pour ça que j'ai clairement indiqué : application pour du régime alternatif sinusoïdal

[loulou31]

Bonjour,

En ce qui concerne la nature des signaux, c'est pas parce que on peut decomposer un signal quelconque périodique en une somme infinie de signaux sinusoïdaux ( par transformée de Fourier) que la sinusoide est le seul type de signal qui existerait dans la nature de manière spontanée.

 En fait c'est une modélisation mathématique qui permet entre autres de simplifier le calcul integral qui a amené a ramener n'importe quel signal en une somme de sinusoides beaucoup plus faciles a manipuler : une intégrale ou une dérivée d'un signal sinusoidal etant toujours un signal sinusoidal déphasé et modifié rn amplitude.

Jean-Louis

[sylvainmahe]

Ok merci pour ton explication.

Bon donc je cherche la vérité là-dessus car je lis tout et n'importe quoi.

Un objet physique lorsqu'on lui applique une force pour se déplacer (accélérer puis decelerer), ou une grandeur physique telle que la tension, ça ne suis donc pas toujours une exponentielle positive puis négative ? Et est-ce que dans la nature un autre mouvement est possible ?

En fait pour que tu comprennes mon interrogation, un musicien m'a dit que le signal carré existe et que l'ensemble de sinusoïdales c'est un moyen de modéliser le truc. Et moi je lui est répondu que le signal carré n'existe pas et que l'ensemble de sinusoïdales c'est ce qui existe.

Bref on est mal barré.

Je veux faire évoluer mon document dans le bon sens. Selon toi ou est la vérité ?

[loulou31]

Bonjour Sylvain,

Je ne sais pas s'il faut discuter de vérité sur ce point. Si c'est le cas en toute modestie je n'ai pas du tout cette ambition.
Je pense que c'est plutôt un point de vu et c'est ce que j'ai voulu partager dans mon dernier message.
Dans l'analyse générale des phénomènes physiques, l'outil mathématiques du calcul différentiel/ integral permet de modeliser  beaucoup de comportements que l'on peut observer. A mon avis l'utilisation de signaux sinusoidaux ou leur décomposition en signaux sinusoidaux permet de simplifier les calculs avec des formules algébriques en lieu et place du calcul integral qui n'a pas toujours de solution analytique, et que l'on n'est arrivé a résoudre que récemment par l'avènement des puissances de calcul des ordinateurs.
Il est aussi vrai aussi qu'il existe dans la nature des signaux qui ressemblent a des signaux sinusoidaux purs : par exemple le son qui sort d'un diapason. De manière générale il y a pas mal de signaux sinusoidaux plus ou moins purs et amortis que l'on peut observer dans la nature.
Par rapport aux grandeurs physiques définies a mon avis il n'est pas utile de préciser dans la majorité des cas le caractère continu ou sinusoidal .

Jean-Louis

[sylvainmahe]

Ok c'est noté.

Je vais peut-être enlever la notion d'application ou laisser régime stable ou variable. Je ne sais pas encore. Cette notion en plus était à destination des débutants pour qu'ils ne soient pas perdus dans toutes les grandeurs physiques.

[sylvainmahe]

Ok j'ai mis tout à jour en enlevant la notion d'application dans un régime.