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Les Balises et l’Accentuation

Première Leçon – Les balises et l’accentuation :

 

Nous avons défini le langage HTML (HyperText Markup Language) comme un langage permettant de décrire la structure d’un document Web. Pour ce faire, il faut encadrer chacune des différentes structures du texte par une paire de Balises, une au début (<>) et une autre à la fin </>.

Ces Balises seront bien sûr invisibles au moment de l’affichage du document du site Web.

Dans un Traitement de texte, lorsque l’on veut mettre un mot en gras, on sélectionne les caractères, puis on clique généralement sur une petite icône qui a pour effet de les faire passer dans la graisse choisie. De façon interne et sans que cela apparaisse à l’écran, le traitement de texte inscrit dans le fichier un code indiquant qu’une zone en caractères gras commence, puis viennent ensuite les caractères en question ; enfin, un nouveau code indique le retour aux caractères standard.

Ce sont ces codes que l’on appelle des balises. Dans le langage HTML, la gestion des balises est à la charge de l’auteur.

Les balises sont délimitées par les signes < (inférieur à) et > (supérieur à).

EXEMPLE :

Monsieur Pierre part en vacances <balise> et il reviendra dans une semaine </balise> pour reprendre son travail.

Remarquez le caractère / en couleur bleue, dans la balise de fin.

Voici un exemple de saisie pour passer un groupe de caractères en gras dans le langage HTML (utilisation de la balise <B> pourBold ou gras) :

Reprenons notre exemple ci-dessus :

Monsieur Pierre part en vacances <b> et il reviendra dans une semaine </b> pour reprendre son travail.

Voici un aperçu, en cliquant ici. (Exemple 1)

Nous allons faire volontairement une faute de syntaxe, en oubliant de mettre, par exemple, la balise de fin comme ci-après : </b>

Reprenons notre exemple : Monsieur Pierre part en vacances <b> et il reviendra dans une semaine pour reprendre son travail.

Nous voyons bien, en oubliant la balise de fin de caractères gras (</b>) concernant notre exemple, ce qui donne ceci :

Monsieur Pierre part en vacances et il reviendra dans une semaine pour reprendre son travail.

Ou encore pour aller se promener.

Vous pouvez voir l’aperçu dans votre Navigateur ou Browser, en cliquant ici. (Exemple 2)

Nous savons dorénavant que le paragraphe ci-dessus est en caractères graisse choisie et que, nous voyons bien également que certains mots sont largement en gras, or que, on voulait mettre uniquement la phrase en graisse choisie : « et il reviendra dans une semaine pour reprendre son travail. » Tout simplement, nous avions oublié de mettre la balise de fin </b>.

C’est pourquoi qu’il ne faille pas oublier certaines balises de fin (</>).

Si l’on veut utiliser les deux caractères <> dans le texte courant, il faudra trouver un artifice afin que le Browser ou Navigateur ne tente pas de les interpréter comme balises. On les remplacera par leurs entités HTML équivalentes :

 

  • Le caractère > sera remplacé par gt;, n’oublions pas de mettre un & commercial devant la lettre g et à la fin de la lettre t, le point virgule.
  • Le caractère < sera remplacé par lt;, n’oublions pas de mettre un & commercial devant la lettre l et à la fin de la lettre t, le point virgule.

 

Ceci produira dans la fenêtre du browser :

Les signes < et > délimitent les balises HTML. Pour regarder l’aperçu, cliquez ici (Exemple 3)

A noter : Le texte à l’intérieur des balises peut être indifférent, en majuscule ou en minuscule :

<b> ou <B> sont strictement équivalents.

N.B. : Pour que vous puissiez voir le code HTML dans votre navigateur pour visualiser, il suffira de cliquer avec le bouton droit de votre souris, afin d’ouvrir le menu contextuel, puis de pointer sur « Afficher le code source de la page ».

 

L’accentuation :

 

L’enregistrement des fichiers contenant les documents HTML est effectué sur la machine serveur en code ASCII 7 bits, ce qui ne permet pas d’accentuer directement le texte. On utilisera donc des mots-clés pour tous les caractères accentués et autres symboles, de façon identique au traitement des caractères < > décrits au paragraphe ci-dessus.

(Le Code ASCII 7 bits définit sur les 7 bits de poids le plus faible d’un octet un jeu de 128 caractères incluant les chiffres, les minuscules, les majuscules, un certain nombre de signes ainsi que des caractères de contrôle non imprimables. Le huitième bit sert au contrôle de parité pour valider l’exactitude de la transmission. Il ne reste pas assez de place dans ce code pour représenter les caractères accentués).

C’est pourquoi que nous allons vous présenter certains Caractères accentués, symboles, afin d’obtenir certains codes des mots-clés pour l’alphabet ISO Latin 1 que nous expliquerons cela ultérieurement dans un paragraphe ou dans une leçon consacrée à cet effet.

 

Caractères accentués, Symboles :
Caractère Syntaxe Syntaxe (ASCII) Description
Á &Aacute; &#193; A capitale, accent aigu
À &Agrave; &#192; A capitale, accent grave
 &Acirc; &#194; A capitale, accent circonflexe
à &Atilde; &#195; A capitale, tilde
Å &Aring; &#197; A capitale
Ä &Auml; &#196; A capitale, tréma
Æ &AElig; &#198; Æ capitale
Ç &Ccedil; &#199; C capitale, cédille
É &Eacute; &#201; E capitale, accent aigu
È &Egrave; &#200; E capitale, accent grave
Ê &Ecirc; &#202; E capitale, accent circonflexe
Ë &Euml; &#203; E capitale, tréma
Í &Iacute; &#205; I capitale, accent aigu
Ì &Igrave; &#204; I capitale, accent grave
Î &Icirc; &#206; I capitale, accent circonflexe
Ï &Iuml; &#207; I capitale, tréma
Ñ &Ntilde; &#209; N capitale, tilde
Ó &Oacute; &#211; O capitale, accent aigu
Ò &Ograve; &#210; O capitale, accent grave
Ô &Ocirc; &#212; O capitale, accent circonflexe
Õ &Otilde; &#213; O capitale, tilde
Ö &Ouml; &#214; O capitale, tréma
Ø &Oslash; &#216; O capitale, barré
Ú &Uacute; &#218; U capitale, accent aigu
Ù &Ugrave; &#217; U capitale, accent grave
Û &Ucirc; &#219; U capitale, accent circonflexe
Ü &Uuml; &#220; U capitale, tréma
Ý &Yacute; &#218; Y capitale, accent aigu
á &aacute; &#225; a minuscule, accent aigu
à &agrave; &#224; a minuscule, accent grave
â &acirc; &#226; a minuscule, accent circonflexe
ã &atilde; &#227; a minuscule, tilde
å &aring; &#229; a minuscule, rond
ä &auml; &#228; a minuscule, tréma
æ &aelig; &#230; æ minuscule
ç &ccdil; &#231; c minuscule, cédille
é &eacute; &#233; e minuscule, accent aigu
è &egrave; &#232; e minuscule, accent grave
ê &ecirc; &#234; e minuscule, accent circonflexe
ë &euml; &#235; e minuscule, tréma
í &iacute; &#237; i minuscule, accent aigu
ì &igrave; &#236; i minuscule, accent grave
î &icirc; &#238; i minuscule, accent circonflexe
ï &iuml; &#239; i minuscule, tréma
ñ &ntilde; &#241; n minuscule, tilde

 

 

 

 

Caractères accentués, Symboles :
Caractère Syntaxe Syntaxe (ASCII) Description
ó &oacute; &#243; o minuscule, accent aigu
ò &ograve; &#242; o minuscule, accent grave
ô &ocirc; &#244; o minuscule, accent circonflexe
õ &otilde; &#245; o minuscule, tilde
ö &ouml; &#246; o minuscule, tréma
ø &oslash; &#248; o minuscule, barré
ú &uacute; &#250; u minuscule, accent aigu
ù &ugrave; &#249; u minuscule, accent grave
û &ucirc; &#251; u minuscule, accent circonflexe
ü &uuml; &#252; u minuscule, tréma
ý &yacute; &#253; y minuscule, accent aigu
ÿ &yuml; &#255; y minuscule, tréma

 

Vous pouvez voir l’aperçu dans votre Navigateur ou Browser, en cliquant ici. (Exemple 4)

Fin de cette première leçon, la prochaine sera consacrée à la Structure du document HTML.

 

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Quel logiciel de caisse adopter ?

Le logiciel de caisse enregistreuse ou de trésorerie est un véritable outil de gestion pour les utilisateurs. Il a pour principale fonctionnalité d’enregistrer et de faciliter toutes les opérations liées aux ventes. Ainsi, ils sont associés à un système informatique. Continuer la lecture

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Passer par une agence de rédaction web

Passer par une agence de rédaction web

Avec l’augmentation constante de l’utilisation d’internet, il est devenu essentiel pour les entreprises de recourir à une agence de rédaction. Elle va rédiger des articles à sa place pour lui obtenir un bon référencement sur le web. Le positionnement dépend de la qualité du texte qui va attirer l’attention des internautes.

L’agence de rédaction web

Les agences de rédaction web proposent aux entreprises ou aux particuliers d’écrire pour eux. Elles font appel aux services d’un rédacteur web afin de rédiger votre article. Cette personne fait un peu le travail d’un journaliste ou d’un écrivain. Il va capter l’attention des cybernautes à l’aide d’un texte de qualité. Écrire pour le web n’est pas pareil que pour un journal. Les internautes ne vont pas rester longtemps sur votre page si le sujet ne les intéresse pas. De plus, il doit écrire un texte simple afin d’être compris de suite. La qualité joue un grand rôle sur la toile, car il permet d’être sur la première page des moteurs de recherche comme Google, Bing, MSN…si les cybernautes visitent souvent votre site.

Même s’il est difficile pour vous de recourir à une agence, il faut penser à ce genre de solution. Le développement de votre activité dépend de l’intérêt que les internautes portent à votre site. Avec les nombreuses agences qui proposent la tâche de rédaction. Vous devrez les choisir en fonction de leur aptitude de travail, du prix de la prestation et du délai de rédaction. Le temps joue un grand rôle dans votre choix. Une bonne agence de rédaction doit finir sa besogne dans une courte durée.

Les qualités d’un bon rédacteur

Pour assurer un service de qualité, l’agence de rédaction cherche rédacteur performant constamment. Le rédacteur doit être une personne polyvalente qui s’intéresse aux actualités et aux technologies. Il doit bien maîtriser l’aspect écrit de la langue qu’il utilise pour son travail. Il doit suivre les normes qui régissent la rédaction sur la toile. Il doit opter pour un texte simple et concret. Il doit utiliser un style grammatical simple afin d’éviter les fautes. Il doit savoir attirer l’attention du lecteur dès le début de son article. Il doit écrire un texte court dont l’essentiel est tout énoncé. En effet, le rédacteur est responsable de la notoriété de son agence auprès des entreprises qui emploient son service. Quand une entreprise sollicite l’aide d’un rédacteur pour sa visibilité sur le web, elle doit vérifier le caractère de son article.

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Les avantages de référencer un site par article

Les avantages de référencer un site par article

Référencer un site est devenu essentiel pour les utilisateurs du web. Il permet aux entreprises ou aux particuliers d’être en première page. L’internet facilite la vie des particuliers et des professionnels. Dans le domaine professionnel, il améliore les relations business to client ou business to business. Les sociétés l’utilisent pour communiquer avec ses partenariats, ses clientèles ou vendre ses produits. Il est devenu essentiel dans la vie de chacun, il devrait être utilisé de manière à   promouvoir votre activité.

Les méthodes de référencement

Avec les milliards de pages web présents sur la toile, les Internautes ne vont s’intéresser qu’à ceux qui sont accessible dès qu’ils effectuent des recherches sur Google, Bing, MSN…Pour que les usagers visitent votre site, vous devez user des techniques de référencement. Cette technique peut être utilisée de deux manières. D’une part, vous optez pour le référencement naturel dont les mots clés sont l’origine de votre position. Or, cette action nécessite du temps avant que le résultat soit visible. L’avantage est que votre visibilité pourra durer plusieurs années. D’autre part, le référencement payant qui est surtout utilisé par les entreprises commerciales. Elles vont payer les gérants des moteurs de recherche pour avoir leurs premières pages. Cependant, ce genre de référencement ne dure que quelques mois. Il est source d’une grande perte sur le plan financier pour les entreprises, car cela coûte cher.

Les mots clés sont la source d’un bon positionnement sur le web. Peu importe le système de référencement utilisé, il faut savoir les types de mots qui vont intéresser les internautes.

Comment utiliser la toile à votre avantage ?

Se servir du procédé de référencement naturel est une option pour les personnes qui usent d’internet pour promouvoir ses activités. C’est un type de référencement pas cher dans lequel les entreprises ou les particuliers n’ont pas à payer les compagnies telles que Google, Bing… dans le but d’être en bonne position. Il leur suffit de confier leurs articles à une agence web offshore. En général, les entreprises vont externaliser une partie de leurs activités vers des agences se trouvant dans d’autres pays. Le service est moins cher et de bonne qualité. Il est recommandé aux entreprises ou aux particuliers de solliciter l’aide de ces agences s’ils n’ont pas de personne   qualifiée pour leur obtenir une bonne visibilité. Le positionnement sur la toile dépend des mots clés. Il faut aussi savoir les algorithmes utilisés par les moteurs de recherches afin de placer sur leurs articles. Cette opération nécessite un rafraichissement quotidien de votre site.

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7ème Leçon « ÉLECTROMAGNÉTISME »

L’ÉLECTROMAGNÉTISME

Après avoir étudié les condensateurs, Nous allons à présent analyser le troisième composant fondamental des circuits électriques: la bobine. Ce composant met en jeu des phénomènes électriques et magnétiques.

L’analyse des liens existants entre les phénomènes électriques et magnétiques est appelée l’électromagnétisme.

Nous savons déjà de quoi dépend le magnétisme, la manière suivant laquelle il se manifeste et les lois fondamentales qui le régissent. Nous allons à présent opérer de même l’électromagnétisme.

1. 1. EFFET MAGNÉTIQUE DU COURANT

Le physicien danois Hans Christian OERSTED (1777 – 1851) est le premier à établir la corrélation entre les phénomènes électriques et magnétiques, et ceci grâce à une expérience du genre de celle représentée sur la figure 1. A partir de cette expérience, il notequ’en suspendant une aiguille aimantée parallèlement à un conducteur (figure 1-a), nous constatons que lorsqu’un courant parcourt celui-ci, l’aiguille aimantée pivote et se place perpendiculairement au conducteur (figure 1-b).

Par la suite, AMPÈRE (1775 – 1836) constate que le sens dans lequel l’aiguille pivote dépend du sens de déplacement du courant dans le conducteur.

C1.gif

Quand le courant traverse le conducteur de la gauche vers la droite comme sur la figure 1-b, le pôle nord de l’aiguille aimantée se met d’un côté du conducteur, si le courant, comme figure 1-c, parcourt le conducteur de la droite vers la gauche, le pôle nord de l’aiguille aimantée se met de l’autre côté du conducteur.

Cette expérience démontre que le courant électrique agit d’une façon bien déterminée sur l’aiguille aimantée. Cette façon s’apparente à l’effet produit par un champ magnétique sur cette même aiguille aimantée. En effet, précédemment, nous avons vu qu’une aiguille aimantée s’aligne toujours selon les lignes de force d’un champ magnétique. Nous pouvons ainsi attribuer au courant électrique un effet magnétique qui consiste en la création d’un champ magnétique autour des conducteurs parcourus par ce courant.

Pour déterminer l’allure des lignes de force du champ magnétique engendré par le courant électrique, il nous suffit, comme le montre la figure 2-a, de placer l’aiguille aimantée en divers endroits tout autour du conducteur placé verticalement. Nous constatons alors que les positions prises par l’aiguille en différents points situés à égale distance du conducteur décrivent approximativement un cercle dont le centre est le conducteur.

Nous pouvons en déduire l’allure du champ magnétique autour du conducteur et représenter ses lignes de force comme le montre la figure 2-b.

C2.gif

L’influence du champ magnétique créé par le conducteur se fait sentir en tout point de l’espace environnant le conducteur. Toutefois, dans le but de ne pas compliquer la figure 2-b, seulement quelques lignes de force sont dessinées, ce qui nous est suffisant pour se faire une idée de l’aspect du champ magnétique. En observant la figure 2-a, nous notons que les pôles de l’aiguille aimantée se positionnent dans deux positions opposées selon le sens du déplacement du courant dans le conducteur. De cette observation, nous déduisons que suivant le sens du courant, les lignes de force du champ magnétique créé s’orientent différemment.

Il est donc nécessaire que, connaissant le sens du courant, nous puissions déterminer le sens des lignes de force. Cette nécessité fait l’objet de la règle deMAXWELL appelée également règle du tire-bouchon.

Selon cette règle, imaginons-nous avoir un tire-bouchon disposé le long du conducteur, et de le faire tourner de sorte qu’il se déplace dans le même sens que le courant (sens conventionnel). Le sens de rotation du tire-bouchon ainsi déterminé indique le sens des lignes de force du champ magnétique.

Pour mettre en évidence les propos de cette règle, reportons-nous à la figure 3 dans laquelle sont reportés les deux cas de l’expérience précédemment réalisée.

C3.gif 

1. 2.  LA BOBINE

Après avoir considéré le champ magnétique engendré par un courant électrique parcourant un conducteur rectiligne, analysons maintenant le cas de la bobine. Une bobine est simplement constituée du même conducteur, mais enroulé sur lui-même et non plus rectiligne.

Reprenons le conducteur des figures 2 et 3 et replions-le de manière à obtenir la figure 4. Le conducteur ainsi replié constitue une spire.

Figure 4 sont représentées les lignes de force du champ magnétique créé par le courant qui parcourt la spire. Les lignes de force sont, comme pour le cas du conducteur rectiligne, circulaires mais contrairement au cas précité, leur centre n’est plus le conducteur mais se situe à l’extérieur de la spire.

C4.gif

Aux vues de la figure 4, nous constatons que la spire et les lignes de force sont liées entre elles comme les maillons d’une chaîne et, pour cette raison, nous disons que les lignes de force sont embrassées par la spire. La spire est le type le plus élémentaire de bobine pouvant exister.

En règle générale, les bobines sont constituées de plusieurs spires jointives. A l’aide de la figure 5, analysons ce que devient le champ magnétique créé par le courant I, lorsque nous adjoignons une seconde spire à la précédente.

Chacune des deux spires produit son propre champ magnétique dont quelques lignes de force apparaissent figure 5-a.

C5

Au point A représenté figure 5-a et dans les environs de celui-ci, nous pouvons considérer que le champ magnétique est nul. En effet, le champ magnétique au point A est le champ résultant des champs de chaque spire, or, en ce point, les lignes de force de chaque spire étant de sens inverse, le champ résultant est nul. En pratique, dans les points que nous venons de considérer (point A et ses environs), les lignes de force s’annulent et leur allure générale pour les deux spires prend la forme illustrés figure 5-b. Les lignes de force sont communes aux deux spires.

Ceci démontre que deux spires voisines ne produisent pas deux champs magnétiques distincts, mais un champ magnétique unique.

Le même champ magnétique peut être produit différemment. Au lieu de faire parcourir les deux spires par deux courants distincts de même intensité comme dansla figure 5-a et 5-b, nous pouvons alimenter les deux spires par le même courant et ceci en les reliant l’une à l’autre en série comme illustré figure 5-c. 

Dans cette disposition, le même courant traverse successivement chaque spire et le champ magnétique ainsi créé est identique au cas de la figure 5-b. 

Chaque spire apporte sa contribution à la production du champ magnétique et nous déduisons que :

Le champ magnétique produit par une bobine est d’autant plus important que le nombre de spires de cette bobine est grand.  

Pour illustrer ceci, considérons les deux bobines de la figure 6.

C6.gif

La bobine de la figure 6-a possède six spires tandis que la bobine de la figure 6-b en possède 30, c’est-à-dire cinq fois plus. Si c’est deux bobines sont parcourues par un courant (I) de même intensité, le champ produit par la bobine de la figure 5-b est de cinq fois supérieur à celui de la bobine représentée figure 6-a. En revanche, si dans cette dernière nous appliquons un courant d’intensité cinq fois supérieur au courant initial I, alors le champs magnétique produit par cette bobine devient égal à celui de la bobine de la figure 6-a. Nous déduisons que :

Le champ magnétique produit par une bobine est d’autant plus important que l’intensité du courant qui la traverse est élevée.

Des deux déductions que nous venons de faire, nous pouvons dire que le champ magnétique dépend du produit du nombre de spires (N) par le courant I.

A ce produit, il est donné le nombre de force magnétomotrice symbole f.m.m.

L’unité de la force magnétomotrice est l’ampère-tour symbole A-t.

f.m.m. = N x I

D’une manière générale, le conducteur est enroulé sur un support cylindrique en matériau isolant. Les spires peuvent ne pas être jointives mais elles doivent rester très voisines. Si le fil est isolé, il peut être enroulé en plusieurs couches superposées, à condition de ne pas changer le sens de l’enroulement (condition dont nous verrons la cause plus loin).

D’autre part, si la longueur de la bobine dépasse dix fois son diamètre, nous sommes en présence d’un solénoïde ou bobine longue.

Comme nous le voyons sur la figure 6, l’enroulement du conducteur a pour principale incidence de concentrer les lignes de force du champ magnétique à l’intérieur de la bobine. Le champ magnétique à l’intérieur de la bobine est ainsi beaucoup plus intense qu’à l’extérieur où les lignes de force se dispersent. Le résultat de cette concentration apparaît clairement figure 6-b. Les lignes de force à l’intérieur de la bobine sont pratiquement parallèles entre elles donnant ainsi naissance à un champ magnétique uniforme.

Dans le cas d’une bobine, comme dans celui du simple conducteur, il est possible de déterminer le sens des lignes de force en fonction du sens de circulation du courant électrique. Pour ceci, nous aurons recours, une nouvelle fois, à la règle du tire-bouchon, mais appliquée différemment.

L’application de la règle du tire-bouchon à une bobine est illustrée figure 7.

 C7

Le tire-bouchon est disposé suivant l’axe de la bobine. En tournant le tire-bouchon dans le sens où tourne le courant dans la bobine, le sens dans lequel se déplace le tire-bouchon indique le sens des lignes de force à l’intérieur de la bobine.

Nous en déduisons que le pôle par où sortent les lignes de force est un pôle nord et que le pôle par où elles rentrent dans la bobine est un pôle sud. Ceci complète la similitude avec l’aimant naturel.

HAUT DE PAGE 1. 3. – FLUX D’INDUCTION

Nous savons maintenant obtenir un champ magnétique à partir d’une bobine parcourue par un courant, voyons à présent de quelle façon ce champ peut être utilisé.

Introduisons à l’intérieur d’une bobine une barre de métal ferromagnétique, comme représenté figure 8-a.

La barre est alors appelée noyau de la bobine 

C8 

De la théorie relative au magnétisme, nous savons que tout matériau ferromagnétique placé dans un champ magnétique acquiert des propriétés magnétiques du fait que les petits aimants élémentaires qui le constituent, s’orientent selon les lignes de force du champ magnétique. La barre placée dans le champ magnétique de la bobine n’échappe pas à cette règle, et comme nous le voyons figure 8-a, le noyau se magnétise par induction et devient un véritable aimant. Il présente alors un pôle nord et un pôle sud à ses extrémités. Si le noyau est réalisé en acier, il conserve la magnétisation même lorsque le courant cesse de parcourir la bobine, c’est d’ailleurs avec cette méthode que sont obtenus les aimants permanents. Si par contre, le noyau est en fer doux, il se magnétise ou se démagnétise selon que le courant circule ou non dans la bobine. Les noyaux en fer doux sont utilisés pour la réalisation des électroaimants.

Puisque le noyau de la bobine se magnétise en devenant un aimant, il produit à son tour son propre champ magnétique qui s’ajoute à celui produit par la bobine. Ce qu’il faut noter, c’est que le champ magnétique du noyau peut devenir plusieurs centaines de fois supérieur à celui produit par la bobine seule.

L’introduction d’un noyau dans une bobine permet d’obtenir un champ magnétique fort avec une intensité de courant faible.

L’allure des lignes de force produites par la bobine et son noyau sont dessinées figure 8-b. Ces lignes de force sont également appelées lignes d’induction car elles sont précisément dues à la magnétisation par induction du noyau. L’ensemble de toutes les lignes d’induction constitue le flux d’induction produit par la bobine.

Le symbole du flux d’induction est la lettre grecque phi : Ø

Une bobine sans noyau possède également la propriété de produire un flux d’induction si nous considérons les lignes de force comme étant des lignes d’induction.

Dans le cas d’une bobine seule, nous pouvons dire que le noyau de celle-ci, bien que n’existant pas est en réalité l’air englobé par l’enroulement de la bobine. Naturellement, dans ce dernier cas, l’air n’ayant pas le pouvoir de magnétisation d’un noyau, le flux d’induction produit est de loin inférieur : En conclusion, nous pouvons dire que le flux d’induction d’une bobine dépend en grande partie du matériau placé dans son enroulement.

Il faut maintenant considérer la bobine non plus comme un élément capable d’exercer une force d’attraction sur des matériaux ferromagnétiques, mais comme un élément capable de magnétiser, par induction, le matériau placé dans son enroulement. La bobine crée ainsi un flux d’induction qui dépend du type particulier de matériau utilisé.

Le flux d’induction se mesure en Weber (symbole Wb). Cette unité de mesure doit son nom au physicien allemand Wihlem WEBER (1804 – 1891).

Pour produire un flux d’induction, nous devons faire circuler un courant dans les spires de la bobine donc créer une force magnétomotrice.

Nous pouvons attribuer à cette force magnétomotrice la production du flux d’induction de la part de la bobine.

HAUT DE PAGE 1. 4. – L’INDUCTANCE ÉLECTRIQUE ET SON CALCUL

Chaque bobine est caractérisée selon son aptitude à produire un flux embrassé quand ses spires sont parcourues par un courant, tout comme un condensateur est caractérisé par son aptitude à accumuler des charges électriques entre ses armatures quand elles sont soumises à une différence de potentiel.

Cette aptitude de la bobine est appelée inductance électrique (symbole L).

Une bobine est donc caractérisée par la valeur de son inductance L, comme une résistance est caractérisée par sa valeur résistive R et un condensateur par sa valeur capacité C.

Rappelons que la capacité d’un condensateur est indiquée par la quantité d’électricité présente sur l’une ou l’autre de ses armatures en fonction de la différence de potentiel existante entre celle-ci : C = Q / V

De façon analogue, l’inductance d’une bobine est indiquée par le flux d’induction embrassé par ses spires en fonction du courant qui les traverse. Dans ce cas aussi, nous obtenons l’inductance d’une bobine donnée en divisant le flux total embrassé par le courant qui le produit :

L = Ø / I

Mesurant le flux en Weber et le courant en ampère, l’inductance se mesure en Weber / ampère. A cette unité, il est donné le nom de Henry (symbole H) en mémoire au physicien américain Joseph HENRY (1797 – 1878) à qui nous devons d’importantes études notamment sur l’auto-induction.

Dans de nombreux cas, Le henry représente une unité trop importante, aussi nous avons recours au millihenry (symbole mH) qui vaut un millième de henry, ou aumicrohenry (symbole µH) qui vaut un millionième de henry.

Entre le condensateur et la bobine, il existe d’autres analogies qu’il est bon de mettre en évidence.

En appliquant une tension aux bornes d’un condensateur, son diélectrique se polarise électriquement dans la mesure où apparaissent à ses extrémités un pôle nord et un pôle sud. Ainsi, comme la capacité d’un condensateur dépend de son diélectrique, de même l’inductance d’une bobine dépend de la nature de son noyau, ce que nous savons déjà vu qu’une bobine dans laquelle nous introduisons un noyau produit un flux d’induction plus important.

Dans le cas du condensateur, nous avons introduit la notion de constante diélectrique absolue (e). Pour le condensateur à air, cette constante prend le nom de constante diélectrique de l’air ou de vide (eo), tandis que dans le cas d’un condensateur à diélectrique solide, nous avons introduit la notion de constante diélectrique relative à l’air (er). er exprime de combien de fois augmente la capacité d’un condensateur lorsque nous remplaçons l’air par un diélectrique solide. De là, nous en avons déduit la formule suivante :

e = eo x er

De la même façon pour une bobine, nous tenons compte de l’influence du matériau constituant son noyau et nous considérons alors la perméabilité magnétique absolue du matériau dont le symbole et la lettre grecque µ (se lit  »mu« ). La perméabilité magnétique absolue d’un matériau s’exprime en henry par mètre (symbole H / m). 

La perméabilité magnétique est le coefficient qui caractérise les propriétés magnétiques d’un corps. Son aptitude à guider le flux d’induction magnétique augmente avec sa perméabilité.

Pour une bobine sans noyau, donc possédant uniquement de l’air en son milieu, nous tiendrons compte de la perméabilité magnétique de l’air ou du vide désignée par le symbole µo et qui a pour valeur Õ x 10-7 H / m, soit pour faciliter les calculs 1,256 µH / m.

Si nous introduisons un matériau à l’intérieur de la bobine, nous multiplions alors la perméabilité magnétique de l’air ou du vide µo par un coefficient appelée perméabilité magnétique relative par rapport à l’air ou au vide et symbolisée par µr.

La perméabilité magnétique absolue µ est obtenue par le produit de µo par µr.

µ = µo x µr

La perméabilité magnétique relative à l’air ou au vide µr ne possède aucune unité étant donné qu’il s’agit d’un rapport comme dans le cas de evue pour le condensateur.

Dans le tableau de la figure 9 sont données les perméabilités magnétiques relatives de matériaux utilisés pour la conception de noyaux.

 

MATERIAU Perméabilité magnétique relative µr
Eau 0,999991
Argent 0,999981
air 1,0000004
Fer au silicium 7 000 maximum
  ALLIAGES NICKEL

Permalloy

                ALLIAGES NICKEL

23 000 à 600 000

Anhyster 2 000 à 5 000
Mumétal 100 000 maximum
Permimphy 150 000 à 250 000

Fig. 9. – Perméabilité magnétique relative µr de matériaux.

En principe, la valeur de 1 est donnée à µr pour toutes les substances qui ne sont pas ferromagnétiques, c’est-à-dire l’air et aux supports de bobinages tels que la bakélite, les matières plastiques, le verre, le quartz, la céramique, etc…

Il faut noter que dans le cas du condensateur, le diélectrique occupe tout l’espace compris entre ses armatures, c’est-à-dire tout l’espace traversé par les lignes de force du champ électrique. Par contre, dans le cas de la bobine, le noyau se trouve seulement à l’intérieur du bobinage et n’occupe pas tout l’espace traversé par les lignes de force du champ magnétique parce que celle-ci, comme représenté figure 10 passent également à l’extérieur du bobinage.

C9.gif 

En résumé, pour que l’analogie entre le condensateur et la bobine soit totale, il faudrait que le noyau occupe la totalité de l’espace traversé par les lignes d’induction, autrement dit que le noyau soit en plus extérieur au bobinage.

Dans une telle configuration, le noyau appelé aussi circuit magnétique est dit fermé. C’est le cas, par exemple, des transformateurs. A l’inverse, une bobine telle que celle de la figure 10 à un circuit magnétique ouvert.

Ce n’est donc que dans le cas d’un circuit magnétique fermé où la totalité du flux d’induction passe dans le noyau ferromagnétique que nous pouvons dire comme dans le cas du condensateur que la perméabilité magnétique relative à l’air indique de combien de fois l’inductance de la bobine augmente quand elle est munie d’un noyau.

Dans le cas d’un circuit magnétique ouvert, l’influence du noyau est moindre mais demeure prépondérante.

Dans cette leçon, nous nous limiterons à considérer le calcul de l’inductance d’une bobine sans noyau, remettant le calcul relatif aux bobines munies de noyau, lorsque nous en rencontrerons les applications pratiques.

Voyons de quels éléments dépend l’inductance d’une bobine sans noyau.

En premier lieu, l’inductance dépend de la section des spires constituant la bobine. Cette section est la surface circonscrite par le conducteur comme nous le voyons pour une spire sur la figure 11 où cette surface hachurée.

  C10.gif 

Il est compréhensible que plus la section de la bobine est importante plus le flux d’induction embrassé est important.

L’inductance d’une bobine est donc proportionnelle à sa section :

L = f (S)

L’inductance d’une bobine dépend également du carré du nombre de ses spires. Pour se rendre compte de ceci, considérons la figure 12 où sont dessinées deux bobines. La première possède une spire (figure 12-a) et la seconde cinq spires (figure 12-b).

C11

Si les deux bobines sont parcourues par un courant (I) de même intensité, la bobine à cinq spires produit un champs magnétique cinq fois supérieur au champ produit par la bobine à spire unique. D’autre part, nous avions introduit dans les premières lignes ci-dessus de la présente leçon, la notion du flux embrassé par la spire. Plus le flux d’induction est embrassé par le courant, plus ses lignes de force sont concentrées donc plus est importante l’intensité du flux.

La bobine multispires de la figure 12-b embrasse cinq fois plus le flux que la bobine de la figure 12-a.

En conclusion, l’intensité du flux produit par une bobine, dépend du carré du nombre de spires. Puisque l’inductance est liée au flux, nous pouvons dire :

L’inductance d’une bobine est proportionnelle au carré du nombre de ses spires.

L = f (N2)

En dernier chef, l’inductance dépend de la longueur de la bobine. Pour comprendre comment la longueur de la bobine peut influencer son inductance, considérons la figure 13.

 C12

Sur la figure 13 sont représentées deux bobines possédant un nombre identique de spires, en l’occurrence 6. Ces deux bobines possèdent la même section mais leur bobinage est tel que la bobine de la figure 13-a ; a une longueur de 3 cm tandis que celle de la figure 13-b est deux fois plus longue et mesure 6 cm. Si les deux bobines sont parcourues par un courant (I) de même intensité, celles-ci possédant le même nombre de spires, la force magnétomotrice qu’elles engendrent est identique.

La f.m.m. étant la cause de la production du flux, nous pouvons penser à juste titre qu’elles embrassent le même flux donc possède la même inductance. Mais la réalité est beaucoup plus complexe et le flux d’induction dépend non seulement de la force magnétomotrice mais également de façon dont cette force est distribuée le long de la bobine.

Reprenons nos deux bobines de la figure 13, celle de la figure 13-a a deux spires par centimètre de longueur, tandis que la bobine de la figure 13-b ne possède qu’une spire au centimètre. En conséquence, le flux produit par la première bobine est double de celui produit par la seconde. Nous pouvons conclure que le flux embrassé par les spires d’une bobine (donc non inductance) dépend de la longueur de la bobine.

L’inductance d’une bobine est inversement proportionnelle à sa longueur.

C13 Nous possédons maintenant tous les éléments pour énoncer la formule de calcul de l’inductance :

Pour une bobine sans noyau, l’inductance s’obtient en multipliant la perméabilité magnétique de l’air par la section des spires et par le carré du nombre de spires et en divisant le produit par la longueur de la bobine. En résumé, nous obtenons la formule suivante :

C14

L : Inductance en H

µo : Perméabilité magnétique de l’air ou du vide en H / m

N2 : Nombre de spires au carré

: Section de la spire en m2

l : Longueur en m

NOTE Dans une bobine possédant l’air comme noyau, la perméabilité magnétique absolue (µ) est égale à la perméabilité magnétique de l’air ou du vide soit µo, étant donné que dans ce cas, la perméabilité magnétique relative à l’air ou au vide µo est égal à 1. La formule peut donc s’écrire :

 C15

Cette formule de calcul de l’inductance est cependant valable uniquement lorsque toutes les lignes d’induction sont embrassées par toutes les spires comme dans le cas de la bobine représentée figure 14-a.

C16.gif

Quand les spires sont, au contraire, écartées comme dans le cas de la bobine dessinée figure 14-b, il arrive que certaines lignes de force ne sont pas embrassées par la totalité des spires de la bobine. Dans ce cas, le flux embrassé et en conséquence, l’inductance de la bobine sont moindres.

De plus, la formule de calcul de (L) que nous venons de voir n’est plus applicable et en pratique, il faut tenir compte de cette particularité en introduisant des coefficients de correction comme nous le verrons dans les formulaires.

Pour finir, vous devez savoir que l’inductance (L) d’une bobine est également appelée coefficient d’auto-induction.

Dans le tableau de la figure 15, sont regroupées les grandeurs introduites dans cette leçon consacrée explicitement à la bobine ainsi que leur unité et leur formule si nécessaire.

 

              GRANDEUR

UNITÉ DE MESURE

FORMULE

Dénomination Symbole Dénomination Symbole
Force magnétomotrice f.m.m. ampèretour A-t

F.m.m. = N x I

Perméabilité magnétique absolue µ Henry par mètre H / m
Inductance L henry H L = µ x (N2) / l
Flux d’induction Ø Weber Wb Ø = L x I

Fig. 15. – Grandeurs relatives à l’électromagnétisme.

 HAUT DE PAGE 2. – NATURE DU MAGNÉTISME

Dans la leçon consacrée au magnétisme, nous n’avons pas apporté d’explication concrète et admise au fait que certaines substances possèdent des propriétés magnétiques.

Il existe deux théories sur ce sujet ; toutefois, l’une d’elle ne reposant sur aucune notion pourvue d’existence réelle, nous opterons pour celle préconisée par AMPÈRE.

Cette théorie est fondée sur l’existence de courants particulaires et ne distingue pas le magnétisme proprement dit de l’électromagnétisme. Elle a trouvé son interprétation dans le mouvement des électrons des atomes.

Nous savons qu’une spire parcourue par un courant électrique produit un champ magnétique ; nous savons également que ce courant est dû à un déplacement d’électrons. Nous pouvons donc attribuer le champs magnétique au fait que les électrons dérivent une giration le long de la spire.

Si nous nous rappelons à présent la structure d’un atome, nous voyons que dans ce cas aussi, des électrons gravitent sur des orbites circulaires autour d’un noyau. En conséquence, il n’y a aucune raison pour que les électrons d’un corps ne produisent pas de champ magnétique analogue à celui provoqué par les électrons circulant dans une spire.

Les atomes peuvent être considérés, ou plus précisément leur orbite électronique comme une minuscule spire.

La figure 16 représente l’analogie entre une spire parcourue par un courant et un orbite électronique d’un atome.

Dans un morceau de matériau ferromagnétique démagnétisé, les orbites électroniques de chacun de ses atomes sont disposées de façon désordonnée comme illustré figure 17-a.

C17

C18

En conséquence, chaque champ ainsi créé est orienté dans une direction différente. Les champs magnétiques ne peuvent pas conjuguer leurs effets et l’effet global demeure inexistant. Par contre, si le corps est magnétisé, c’est le cas de la figure 17-b, toutes les orbites électroniques s’alignent l’une par rapport à l’autre de façon cohérente engendrant ainsi un champ magnétique.

Notons après ces explications relatives au magnétisme que tous les phénomènes considérés jusqu’à présent sont dûs aux électrons.

Pour les conducteurs, le courant électrique est dû à un déplacement d’électrons.

Pour les condensateurs, la polarisation du diélectrique est due au décalement des orbites électroniques par rapport à leur noyau.

Pour les aimants et les bobines, la polarisation magnétique est due à l’orientation particulière des orbites électroniques.

Ayant déjà vu que le passage du courant électrique, comme la polarisation du diélectrique entraînent une consommation d’énergie électrique, il est facile de comprendre que la polarisation magnétique d’un noyau nécessite également une certaine énergie. Cette énergie est fournie par la bobine et nous traiterons dans la prochaine leçon ce phénomène en même temps que nous verrons l’utilisation des bobines dans les circuits électroniques.

 

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6ème Leçon « CHARGE ET DECHARGE D’UN CONDENSATEUR »

CHARGE ET DÉCHARGE D’UN CONDENSATEUR

Examinons le circuit de la figure 3 dans lequel le condensateur est représenté par son symbole graphique.

X5.gif

Dès que le condensateur (C) est relié à la pile, il se produit le phénomène déjà analysé précédemment, à savoir qu’un certain nombre de charges électriques passent d’une armature à l’autre. 

Ce déplacement constitue un courant électrique qui, sur la figure 3, est dirigé suivant le sens conventionnel. Ce courant est appelé courant de charge du condensateur.

Le courant de charge persiste jusqu’à ce que la quantité d’électricité parvenue sur les armatures du condensateur engendre, entre celles-ci, une différence de potentiel égale à la tension de la pile. Le condensateur est alors dit chargé.

Une fois le condensateur chargé, il ne circule aucun courant dans le circuit, étant donné que la tension créée aux bornes de (C) est égale mais opposée à la tension de la pile.

La décharge du condensateur peut facilement être observée. Il suffit de retirer le condensateur et de le brancher par exemple, aux bornes d’une résistance, comme illustré fig.4.

X6.gif

La tension présente aux bornes du condensateur fait circuler un courant dans la résistance R qui, selon le sens conventionnel, est dirigé de l’armature positive vers l’armature négative. 

Ce courant dû aux charges électriques accumulées sur les armatures du condensateur ne dure qu’un bref instant. Il cesse lorsque les charges présentes en surnombre sur une armature ont rejoint l’armature sur laquelle elles font défaut. Cette opération réalisée, le condensateur est dit déchargé et le courant créé par cette décharge est appelé courant de décharge du condensateur.

Si le condensateur une fois retiré de son circuit de charge (figure 3) n’est pas relié à une résistance, il conserve sur ses armatures les charges accumulées.

Le condensateur resterait chargé indéfiniment et le diélectrique se trouvant entre ses armatures était un isolant parfait. En pratique, cela n’arrive jamais et le diélectrique laisse passer petit à petit les charges électriques d’une armature à l’autre, ce qui décharge lentement le condensateur.

Le fait le plus important à retenir de ce que nous venons de voir est :

qu’un condensateur, après s’être chargé, empêche toute circulation ultérieure du courant fourni par une pile.

 LE CONDENSATEUR ET L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

Nous venons de voir comment nous pouvons charger un condensateur au moyen d’une pile et le décharger ensuite dans une résistance. Il est facile de comprendre que lors de ces deux opérations, de l’énergie électrique est mise en jeu. 

Pour cela, il suffit d’observer l’effet thermique engendré dans la résistance par le courant de décharge du condensateur. Cet effet thermique se fait forcément au prix d’une consommation d’énergie électrique.

Cette énergie consommée a évidemment été fournie par le condensateur qui, lui-même, l’avait reçue de la pile. 

Si le condensateur est en mesure de céder cette énergie à la résistance, c’est qu’il ne l’a pas auparavant dissipée mais emmagasinée.

Le condensateur a la propriété d’emmagasiner l’énergie électrique, il est donc un élément conservateur d’énergie à la différence de la résistance qui est un élément dissipateur. 

Voyons maintenant comment il est possible de quantifier l’énergie électrique emmagasinée par un condensateur et de quelle manière celle-ci s’est emmagasinée.

ÉNERGIE EMMAGASINÉE PAR UN CONDENSATEUR

Pour charger un condensateur, la pile doit déplacer une quantité d’électricité (Q) d’une armature à l’autre de ce composant. Cette quantité d’électricité est déterminée par le produit de la tension (V) de la pile par la capacité (C) du condensateur. Pour produire ce phénomène, une certaine énergie (W) est fournie par la pile et cette énergie est égale au produit de la quantité d’électricité (Q) par la tension (V).

Cependant, cette énergie (W) n’est pas emmagasinée totalement par le condensateur, en réalité, le condensateur n’emmagasine que la moitié de l’énergie (W) fournie par la pile. La seconde moitié est dissipée en chaleur dans la résistance interne de la pile et éventuellement dans d’autres résistances du circuit.

Pour s’en convaincre, examinons la figure 5 où la résistance (R) représente la résistance totale du circuit, c’est-à-dire la résistance interne de la pile plus celle des liaisons électriques et des armatures du condensateur.

X7.gif

Au moment où le condensateur est relié au circuit, la tension Vc à ses bornes est nulle, donc toute la tension V de la pile se retrouve aux bornes de la résistance R (Vr = V). Puis au fur et à mesure de la charge du condensateur, la tension Vc augmente, tandis que Vr diminue. Quand la charge est terminée, toute la tension de la pile se retrouve aux bornes de C, tandis que Vr est nulle.

Les tensions Vc et Vr possèdent ainsi une allure analogue mais inverse puisque l’une est croissante et l’autre décroissante. Puisque le courant électrique (I) traverse à la fois R et C, la quantité d’électricité (Q) fournie par la pile au circuit se divise bien en deux parties égales entre R et C. L’énergie Wc emmagasinée par le condensateur est donc égale à l’énergie Wr dissipée dans la résistance.

L’énergie totale W fournie par la pile est égale à Wr + Wc mais comme Wr = Wc, nous avons également Wr = Wc / 2.

L’énergie fournit par une pile pour charger un condensateur est donnée par la formule W = Q x V ; ceci nous permet de quantifier l’énergie réellement emmagasinée par le condensateur :

Wc = Q x V / 2

Ou encore sachant que la quantité d’électricité accumulée par un condensateur est donnée par le produit Q = C x V, nous pouvons remplacer Q dans la formule précédente par sa valeur et nous obtenons :

Wc = C x V² / 2

Toute l’énergie Wc emmagasinée par le condensateur est ensuite intégralement restituée par celui-ci lors de sa décharge..

PARENTHÈSE : Il est intéressant de voir selon quelles lois varient la tension aux bornes du condensateur et le courant qui circule dans le circuit pendant la charge du condensateur. Ces allures sont reportées respectivement figure 6-b et 6-c tandis que la figure 6-a donne le circuit électrique pris comme exemple :

X8.gif 

A l’instant initial t0, où la liaison électrique est établie, il circule de la pile au condensateur un courant I = V / R égal à celui qui circulerait en permanence si nous avions non pas un condensateur mais un simple fil ne présentant aucune résistance (fig. 6-c). Juste après t0, le condensateur commence sa charge et la tension Vc à ses bornes croît (fig. 6-b). En conséquence, le courant (I) commence à décroître jusqu’à s’annuler lorsque (C) est chargé : la tension aux bornes de (C) est maximale.

Les variations du courant et de la tension ont une allure dite exponentielle, les équations de telles courbes sont les suivantes :

I = V / R . (et / RC)

Vc = V (1 – e t / RC)

équations dans lesquelles (e = 2,72 approximatif, représente la base des logarithmes naturels ou népériens et la valeur donnée par le produit RC (Résistance en ohm et capacité en farad) constitue la constante de temps du circuit mesurée en secondes. De ces lois découle que dans n’importe quel intervalle de temps égal à RC (de 0 à RC, de RC à 2 RC, etc…), la valeur du courant (de charge ou de décharge) diminue toujours dans un même rapport de 2,72.

Exemple : Prenons l’intervalle de 0 à RC, donc (t = RC)

        I = V / R . e– t / RC

or     t = RC              I = V / R . e– RC / RC = V / R . e– 1

         e-1 = 1 / e                   I = V / R . 1 / e = V / R / e = V / R / 2,72

Le courant (I) a bien diminué de 2,72 fois puisque à t = 0, sa valeur était de V / R et qu’au temps t = RC, sa valeur est de V / R / 2,72.

Il s’en suit que théoriquement le courant ne s’annule jamais et que le temps de charge ou de décharge du condensateur est infiniment grand. Toutefois, en pratique, nous constatons qu’après un temps égal à 5 fois la constante RC, le courant vaut 0,7 % de sa valeur initiale et nous pouvons considérer que la charge (ou la décharge) du condensateur est terminée.

LE CHAMP ÉLECTRIQUE

Nous allons à présent analyser de quelle façon le condensateur emmagasine de l’énergie.

Supposons que nous chargeons un condensateur à air et imaginons qu’une des charges positives présentes en excédant sur l’armature positive se détache de celle-ci et se trouve dans le diélectrique (figure 7-a).

X9.gif

Cette charge est repoussée par l’armature positive alors qu’au contraire, elle est attirée par l’armature négative. Sur cette charge agit donc une force ayant la direction donnée par la flèche sur la figure 7-a. Cette même force agirait sur tout autre charge positive se détachant de l’armature positive.

Si nous traçons les parcours suivis par un certain nombre de charges, nous obtenons les différentes trajectoires représentées en traits fléchés (figure 7-b).

Ces lignes sont appelées lignes de force parce que la force qui détermine le déplacement des charges positives agit le long de celle-ci. L’ensemble des lignes de force délimite la zone de l’espace dans lequel une charge électrique est soumise à une force. La zone ainsi déterminée représente un champ de force électrique ou plus simplement un champ électrique.

Toute charge positive qui se trouve dans le champ est soumise à l’effet d’une force et tend à se déplacer. Cette force accomplit un travail qui est donné par le produit de l’intensité de la force par la longueur du déplacement de la charge. Tout travail s’obtient au prix d’une consommation d’énergie. Dans le cas du condensateur, l’énergie consommée pour produire le travail est l’énergie électrique emmagasinée par le condensateur.

Nous comprenons donc que l’énergie emmagasinée par le condensateur diminue à chaque fois qu’une charge se détache de l’armature positive et passe sur celle négative. A chaque transfert, une petite de l’énergie est transformée en travail accompli par la force qui engendre le déplacement de la charge. Si toutes les charges se détachent de leur armature, la totalité de l’énergie emmagasinée par le condensateur se transforme en travail et celui-ci se décharge complètement.

En réalité, aucune charge ne peut se détacher de l’armature positive étant donné que le diélectrique est un isolant presque parfait. Par contre, ces charges peuvent se déplacer en même temps que l’armature.

Analysons les conséquences d’un rapprochement des deux armatures, conséquences que nous connaissons mais auxquelles aucune réponse précise n’a été apportée.

Nous supposons que le condensateur de la figure 8-a possède une capacité de 3 µF et qu’il est chargé par une pile de 4 volts. La quantité d’électricité (Q) présente sur ses armatures est donné par la formule Q = C x V soit 3 µF x 4 V = 12 µC.

H10.gif

Si maintenant le condensateur est débranché de la pile, il conserve évidemment la quantité d’électricité de 12 µC et une tension entre ses armatures de 4 V.

Imaginons que l’armature positive se rapproche de l’armature négative et que la distance entre elles soit réduite de moitié (figure 8-b).

Si l’armature positive vient en contact avec l’armature négative, autrement dit si elle se déplace d’une distance d, toute l’énergie emmagasinée par le condensateur se transforme en travail. Nous comprenons donc que si l’armature positive se déplace de d / 2, l’énergie emmagasinée est réduite de moitié. Toutefois, comme les deux armatures sont isolées, la quantité d’électricité ne peut pas diminuer ; en conséquence, c’est la tension entre armatures qui est réduite de moitié et prend pour valeur 2 volts (figure 8-b). La valeur du condensateur augmente et devient :

C = Q / V = 12 µC / 2 = 6 µF

Nous venons ainsi d’apporter une explication concrète au fait que la capacité d’un condensateur augmente quand la distance entre ses armatures diminue et que, en particulier, elle double quand la distance est réduite de moitié.

Au début de cette leçon, nous avions rapproché les armatures tout en laissant le condensateur branché à la pile (figure 1) et nous avions vu que la pile fournissait un courant de charge supplémentaire. Nous pouvons dire maintenant que ce courant sert à conserver la tension aux bornes du condensateur égale à la tension fournie par la pile.

Introduisons à présent entre les armatures du condensateur chargé de la figure 8-a, mais non relié à la pile, un diélectrique solide (figure 8-c). Si ce diélectrique a une constante diélectrique relative er de 2, la capacité du condensateur est doublée. L’introduction de ce diélectrique place le condensateur dans les mêmes conditions que dans la figure 8-b, après un rapprochement de ses armatures.

Dans ce cas également, la moitié de l’énergie emmagasinée est transformée en travail, mais puisqu’il n’y a pas déplacement d’armatures, ce travail est forcément produit différemment. Pour expliquer cela, il faut se souvenir du principe de polarisation du diélectrique exposé figure 1-a et 1-b (polarisation du diélectrique). L’excentration des orbites électroniques est déterminée par l’intensité du champ qui tend à attirer les électrons vers l’armature positive du condensateur. Le travail accompli par cette force sur chaque électron est très faible, cependant le nombre des électrons du diélectrique étant considérable, la somme des différentes forces aboutit à la consommation de la moitié de l’énergie emmagasinée par le condensateur.

LA RIGIDITÉ DIÉLECTRIQUE

Nous savons maintenant que le champ électrique se caractérise par des lignes de force dont nous connaissons déjà la direction et le sens de leur action (figure 7-b), mais pour être complet sur le champ électrique, il faut aussi connaître son intensité.

L’intensité du champ électrique agissant dans le diélectrique d’un condensateur s’obtient en divisant la tension existant entre ses armatures par la distance qui les sépare.

H11.gif

Note : Ne pas confondre ce symbole avec celui de la force électromotrice d’une pile (f.e.m.) d’où la présence de la flèche sur le symbole indiquant qu’il s’agit d’un vecteur.

L’unité de l’intensité du champ électrique est le volt par mètre (symbole V / m).

Il est facile de comprendre que l’intensité du champ électrique augmente lorsque la tension entre les armatures augmente ou quand la distance qui les sépare diminue. Ce fait entraîne une conséquence de première importance pratique. Toutefois, l’intensité du champ électrique ne peut pas augmenter indéfiniment et, arrivée à un certain seuil, la valeur de l’intensité devient telle que les charges électriques peuvent traverser le diélectrique d’une armature à l’autre.

Ce passage de courant se manifeste sous la forme d’une violente décharge électrique, une sorte d’éclair qui perfore le diélectrique et établit un contact irréversible entre les armatures du condensateur. Le condensateur est alors dit en court-circuit et devient inutilisable. Nous pouvons considérer cette décharge du condensateur ou claquage comme une transformation instantanée en chaleur de toute l’énergie emmagasinée par celui-ci.

La valeur de l’intensité du champ pour laquelle il y a claquage est la rigidité diélectrique du matériau constituant l’isolant. Cette valeur est différente pour chaque type de matériau.

Chaque matériau diélectrique est donc caractérisé non seulement par sa constante diélectrique relative mais également par sa rigidité diélectrique.

Le tableau de la figure 9 donne la rigidité diélectrique des matériaux déjà énumérés dans la figure 1.1 pour leur constante diélectrique relative.

 

Matériau Rigidité diélectrique en kV / cm
Air sec 21
Papier spécial pour condensateur (KRAFT) 200 à 400
Mica 600 à 1800
Titanate de Magnésie 50 à 100
Rutile, Rutiles-zircones, Titanate de calcium 40 à 80

Titanates et Zirconates de Baryum

40 à 60
Polystyrène (Styroflex) 400
Polytétrafluorétylène (PTFE, Teflon) 400 à 800
Polymonochlorotrifluorétylène (PCFTE) 1000 à 2000
Polytéréphtalate d’éthylène (Polyester, Mylar) 1000 à 2000
Electrolytique à l’aluminium environ 10 000
Electrolytique au tantale environ 10 000

    Fig. 9. Rigidité diélectrique de différents matériaux

Pour les matériaux diélectriques couramment utilisés, la valeur de la rigidité diélectrique est extrêmement élevée et pour cela, nous utilisons comme unité non pas le V / cm mais le kV / cm comme dans la figure 9.

Par exemple, pour un condensateur dont les deux armatures sont distantes de 1cm et ayant du polystyrène comme diélectrique, le claquage se produit pour une tension de l’ordre de 400 kV.

Si la distance entre les armatures n’est que de 1 mm, le même claquage se produit à 40 kV. Il existe des condensateurs où l’épaisseur du diélectrique n’est que de quelques millièmes de millimètre et nous comprenons donc que leur claquage se produit même pour des tensions basses, tensions que nous rencontrons dans les circuits électriques ou électroniques où les condensateurs sont utilisés. Pour cette raison, chaque condensateur porte une indication de tension appelée tension de service : valeur qu’il ne faut pas dépasser sous peine d’endommager le composant suite à un claquage.

Rappelez-vous, à ce sujet : qu’un condensateur est caractérisé non seulement par sa capacité mais aussi par sa tension de service.

Même l’air peut perdre ses propriétés diélectriques suite à un claquage, ainsi vous notez que l’air possède une rigidité diélectrique qui est de 21 kV / cm pour l’air sec.

Les éclairs que nous observons lors des orages sont la manifestation du claquage de l’air. En effet, des charges électriques s’accumulent dans les nuages qui se comportent alors comme les armatures d’un condensateur.

Il s’établit ainsi un champ électrique entre deux nuages qui se trouvent à des potentiels différents ou entre un nuage et la terre. Lorsque l’intensité du champ électrique dépasse la rigidité de l’air, qui de surcroît diminue fortement lorsque l’air est humide, il se produit une décharge électrique entre les nuages ou entre la terre et le nuage.

Le deuxième cas est très dangereux et pour éviter que la décharge électrique ne produise des dégâts sur les habitations mettant en danger la vie de ses occupants, les édifices sont protégés par un paratonnerre.

Le paratonnerre étant l’endroit le plus élevé de l’édifice, il s’expose ainsi à la décharge électrique. Le paratonnerre, relié à la terre, lui transmet la décharge électrique. Pour faciliter le contact avec la terre, il faut noter la présence d’une plaque de fer enterrée dans le sol (obligatoire).

HAUT DE PAGE GROUPEMENTS EN SÉRIE – GROUPEMENTS EN PARALLÈLE

Nous n’avons, pour l’instant, considéré des circuits ne possédant qu’un seul condensateur, mais ces composants comme les résistances peuvent former différents groupements.

GROUPEMENTS EN PARALLÈLE

La figure 10 représente un groupement parallèle de deux condensateurs appelés pour la circonstance C1 et C2.

H12.gif

C1 et C2 possèdent chacun une armature reliée au pôle positif de la pile et l’autre armature reliée au pôle négatif de la même pile, si bien qu’aux bornes de chaque condensateur, il existe la même tension.

Cette dernière caractéristique est commune à tout groupement parallèle comme cela a déjà été dit lors de l’analyse des groupements de résistances.

Puisque entre les armatures de C1 et C2 nous appliquons la même tension, chaque condensateur se charge avec une quantité d’électricité d’autant plus grande que sa capacité est élevée.

Voyons de quelle façon nous pouvons déterminer la capacité équivalente (Ceq) présentée par un tel circuit, et ceci connaissant la valeur de C1 et de C2.

Dans ce but, imaginons de rapprocher les deux condensateurs jusqu’à mettre en contact leur armature reliée au même pôle, comme illustré figure 11-a. Cela est possible dans la mesure où les armatures sont reliées au même potentiel électrique.

H13.gif

Les deux condensateurs ainsi réunis constituent un condensateur unique appelé Ceq dans la figure 11-b. Ce condensateur possède le même diélectrique, la même distance entre armatures que C1 et C2. La seule différence réside dans l’augmentation de la surface des armatures.

Compte-tenu de la formule donnant la capacité d’un condensateur :

C = e0 x er x (S / d)

Nous savons que si la surface S augmente, la capacité C du condensateur augmente également et ceci dans les mêmes proportions.

Dans le cas de la figure 11-a, la surface S de Ceq est égale à la somme des surfaces de C1 et de C2. Nous déduisons donc que la capacité du condensateur équivalent Ceq de la figure 11-b est égale à la somme des capacités de C1 et de C2.

La capacité équivalente à deux ou plusieurs condensateurs reliés en parallèle est égale à la somme des capacités de chaque condensateur :

Ceq = C1 + C2 + C3 + ….

GROUPEMENTS EN SÉRIE

Considérons les condensateurs C1 et C2 de la figure 12. Pour faciliter nos explications, les armatures de ces condensateurs sont appelées A, B, C et D.

H14.gif

Lors de la charge de C1 et de C2, l’armature A se charge positivement et l’armature D négativement.

Les armatures B et C non reliées à la pile constituent avec le conducteur qui les relie, un simple corps métallique. Ce corps se charge par induction avec les signes représentés figure 12. Sur l’armature B apparaît un quantité d’électricité égale mais de signe opposé à celle présente sur A, tandis que sur C apparaît une quantité d’électricité égale mais de signe opposé à celle présente sur D.

Si nous appelons (+ Q) la quantité d’électricité présente sur A, nous avons (– Q) sur B, et si nous appelons (– Q) la quantité d’électricité présente sur D, nous avons + Q sur C.

Les condensateurs C1 et C2 emmagasinent donc la même quantité d’électricité Q.

Comme dans tout montage série, la tension V fournie par la pile se divise en deux tensions V1 et V2 respectivement aux bornes des condensateurs C1 et C2. Dans la figure 13 est reporté le même circuit avec les différentes tensions présentes.

H15.gif

La tension V1 aux bornes de C1 est égale à :

V1 = Q / C1

La tension V2 aux bornes de C2 est égale à :

V2 = Q / C2

Comme il est dit précédemment V = V1 + V2, donc :

H16.gif

Nous pouvons remplacer dans la figure 13 les condensateurs C1 et C2 par un condensateur équivalent que nous appelons un Ceq (figure 14).

H17.gif

(Ceq) équivalent à C1 et à C2, emmagasine la même quantité d’électricité Q que C1 et C2.

Nous pouvons écrire la relation (2) :

V = Q x 1 / Ceq ————–» (2)

En effet : Ceq = Q / V              V = Q / Ceq = Q x 1 / Ceq

Les relations (1) et(2) sont égales puisqu’elles donnent toutes deux la valeur de la tension V.

(1) = (2) ———» Q x (1 / C1 + 1 / C2) = Q x 1 / Ceq

En simplifiant (1) et (2) par Q, nous obtenons la valeur de Ceq :

H18.gif

Nous avons ainsi déterminé la valeur de Ceq en fonction de C1 et de C2. Étendue au cas général de plusieurs condensateurs en série, cette formule devient :

H19

Ainsi, pour calculer la capacité équivalente (Ceq) de deux ou plusieurs condensateurs en série, les trois opérations suivantes sont à effectuer :

  • Calculez l’inverse de chaque condensateur ;

  • Additionnez les inverses ;

  • Prendre l’inverse de la somme obtenue.

Quand deux condensateurs seulement sont en série, nous adoptons la formule suivante qui dérive de la formule générale :

Ceq = (C1 x C2) / (C1 + C2)

Par un exemple pratique chiffré, mettons en application ce que nous venons de voir. 

Soit à calculer la capacité équivalente au circuit représenté figure 15.

H20.gif

Pour calculer Ceq, effectuons les trois opérations requises :

  • Calcul de l’inverse de chaque condensateur :

1 / C1 = 1 / 5 = 0,2

1 / C2 = 1 / 10 = 0,1

1 / C3 = 1 / 2 = 0,5

  • Somme des inverses :

1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 = 0,2 + 0,1 + 0,5  =  0,8  = ——-» 1 / Ceq

  • Prenons l’inverse du résultat :

Ceq = 1 / 0,8 = 1,25 nF

Les condensateurs C1, C2 et C3 en série sont donc équivalents à une capacité unique de 1,25 nF.

Pour effectuer une comparaison entre les deux types d’associations, il faut noter que dans le cas de condensateurs en parallèle, la valeur du condensateur équivalent est toujours supérieure à la valeur de chaque condensateur tandis que dans le cas d’une association en série, la valeur du condensateur équivalent est dans tous les cas, inférieure à la valeur de chaque condensateur et même mieux, elle est inférieure à la plus petite des capacités.

Les formules présentées servent également aux calculs de circuits plus complexes nés de la combinaison des deux types d’associations.

Voyons par exemple, comment calculer la capacité totale du circuit représenté figure 16.

H21.gif

Dans ce circuit, nous voyons que C1, C2 et C3 constituent un groupement parallèle relié en série avec C4.

Calculons en premier lieu, le condensateur équivalent à C1, C2 et C3 en parallèle, condensateur que nous appelons C123.

C123 = C1 + C2 + C3 = 1 µF + 5 µF + 2 µF = 8 µF

Remplaçons dans la figure 16, C1 C2 et C3 par leur condensateur équivalent C123, nous obtenons la figure 17-a).

H22.gif

Avec la figure 17-a, nous sommes en présence de deux condensateurs (C123 et C4) reliés en série. Le calcul du condensateur équivalent (Ceq) à cet assemblage donne le condensateur équivalent au circuit de la figure 16 :

Ceq = C123 x C4 / C123 + C4 = 8 x 12 / 8 + 12 = 96 / 20 = 4,8 µF

En présence de circuits complexes comme celui de la figure 16, il faut toujours simplifier le circuit progressivement jusqu’à n’obtenir plus qu’un seul condensateur dont la capacité représente la capacité globale du circuit de départ.

Ainsi se termine l’analyse des groupements de condensateurs.

Comme nous l’avons dit, il est important de savoir qu’un condensateur une fois chargé empêche toute circulation de courant fourni par une pile.

Dans les prochaines leçons, nous verrons qu’il existe d’autres générateurs fournissant des courants différents de celui fourni par une pile. Vis-à-vis de ces courants, les condensateurs réagissent différemment. Cette propriété est utilisée lorsque nous désirons séparer, dans un même circuit, deux types de courants différents.

Cette propriété sera analysée dans le détail lors des prochaines leçons suivantes.

Nous terminons cette leçon avec un tableau récapitulatif des grandeurs électriques relatives au condensateur ainsi que leur unité et leur formule si nécessaire (figure 18).

Grandeurs électriques

Unité de mesure
Dénomination Symbole Dénomination Symbole FORMULES
Constante diélectrique absolue e

Farad par mètre

F / m  
Capacité C Farad F C = er x e0 x (S / d)
Quantité d’électricité emmagasinée Q Coulomb C Q = C x V
Énergie emmagasinée W Joule J W = C x V² / 2

Fig. 18. – Grandeurs électriques relatives au condensateur.

Dans la prochaine leçon, nous examinerons le troisième composant fondamental des circuits électroniques : l’inductance, ainsi que tous les phénomènes qu’elle engendre lorsqu’elle est introduite dans un circuit, par exemple l’électromagnétisme.

 

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