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Cours de physique-chimie tous niveaux

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Cours d'électrocinétique

Ces cours ont été préparés dans le cadre d'un enseignement en cycle préparatoire intégré.
Les élèves qui ont suivis ce cours sont destinés à faire de la chimie, le programme par rapport à la prépa classique est donc allégé.

Licence Creative Commons
Ces documents sont mis à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)

Chapitre 1 : lois dans l'ARQS

Les lois de l'arqs sont les lois de l'électrocinétique dans l'approximation des régimes quasi stationnaires : après avoir défini les bases de l'électrocinétique (tension, intensité), et expliqué ce que sont les régimes quasi stationnaires, on expose les différentes lois et notions permettant d'étudier les circuits électriques : loi des noeuds et des mailles, notion de puissances (et de conventions générateur et récepteur), caractéristique d'un dipôle, conducteurs ohmiques (effet Joule), générateur de Thévenin et de Norton, ...

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Chapitre 2 : condensateur et bobine

On a étudié dans le premier chapitre les conducteurs ohmiques, dans celui-ci nous allons travailler sur deux autres composants passifs importants, le condensateur et la bobine.
L'étude de ces deux composants s'effectue de la même manière, après une description de leur constitution, on étudie la relation tension-intensité puis le comportement de ces composants sous différents régimes. Enfin on s'intéresse à l'énergie que chacun emmagasine.

Dans un deuxième temps, ce sont les circuits RC et RL qui sont à l'honneur, circuit linéaire du premier ordre que l'on soumet à un échelon de tension. On étudie alors la réponse du circuit en tension aux bornes du condensateur pour le circuit RC, en intensité dans le circuit pour le dipôle RL : après avoir déterminé les équations différentielles, on trouve les solutions, qui sont des exponentielles.

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Chapitre 3 : circuit RLC série

Le circuit RLC série donne naissance à des oscillations électriques dans des conditions particulières. Ce circuit, du deuxième ordre, conduit à une équation différentielle du même type, dont la solution dépend du polynôme caractéristique. On a accès à trois régimes qui dépendent des valeurs des dipôles R, L et C : régime apériodique, critique et pseudo-périodique.

De plus, l'étude de ce circuit électrique est jumelle de celle d'un oscillateur mécanique soumis à des frottements fluides. En sachant résoudre un des systèmes (électrique ou mécanique) on sait résoudre l'autre.

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Chapitre 4 : régime sinusoïdal

Le régime sinusoïdal est particulièrement important dans le sens où, d'après la transformée de Fourier, tout signal périodique peut se décomposer en somme de signaux sinusoïdaux.
Dans ce chapitre, après avoir présenter ce type de signal et ses caractéristiques, on introduit la notation complexe qui est d'une grande aide pour traiter les circuits dans ce régime. Ainsi, on utilisera les complexes pour traiter le circuit RC soumis à un générateur délivrant un signal sinusoïdal et nous montrerons l'utilité des complexes.
Il sera alors temps de parler impédance complexe des dipôles et d'également montrer leur utilité. Enfin, on parle puissance en régime sinusoïdal, de facteur de puissance et de cas particuliers selon les dipôles engagés dans le circuit.

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Chapitre 5 : résonances du circuit RLC série

Le circuit RLC série donnent, dans certains cas, des oscillations électriques qui s'amortissent du fait de la résistance du conducteur ohmique (entre autre). On cherche ici à entretenir ces oscillations à l'aide d'une tension sinusoïdale que l'on applique au montage.
Il peut se produire alors un phénomène de résonance, l'amplitude des oscillations du circuit RLC peut devenir importante.

On étudie dans ce chapitre deux types de résonance du circuit RLC, une résonance en tension, aux bornes du condensateur, et une résonance en intensité (suivie par l'intermédiaire de la tension aux bornes du conducteur ohmique).

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