Circuits électriques
Des fondements aux applications
Coll. Cursus

L’augmentation de la vitesse de traitement des ordinateurs et l’omniprésence des communications sans fil rend essentielle la maîtrise des notions liées aux circuits électriques analogiques pour une compréhension en profondeur des systèmes électriques.

Après une présentation des concepts de base, ce livre décrit les théorèmes fondamentaux et les différentes méthodes d’analyse de circuits dans les domaines temporel, fréquentiel et de Laplace. Par la suite, il aborde les questions des circuits résonants et d’amplification ainsi que celles des filtres passifs et actifs analogiques.
Viennent ensuite l’analyse et la conception des oscillateurs à base d’amplificateurs opérationnels.

Enfin, une description détaillée des couplages magnétiques, des systèmes triphasés, des transformateurs et des quadripôles est donnée. L’ouvrage se termine sur une discussion des enjeux de conception et de sécurité liés à la distribution de l’énergie électrique à basse tension.

Près de 300 exemples d’application sous forme d’exercices avec solutions sont inclus dans l’ouvrage. De plus, le lecteur trouvera, à la fin de chaque chapitre, un résumé de la matière, une série de questions de révision et plusieurs problèmes.

Préface
Notices biographiques
Avant-propos
Remerciements
Liste des abréviations et acronymes
Liste des unités
Liste des variables et constantes

Chapitre 1. Concepts fondamentaux
1.1 Introduction
1.2 Types de matériaux
1.3 Types d'éléments électriques
1.4 Variables électriques
1.5 Résistance
1.6 Condensateur parfait
1.8 Résistance à mémoire
1.9 Éléments actifs
1.10 Lois de Kirchhoff
1.11 Techniques de diviseurs de tension et de courant
1.12 Résumé
1.13 Questions de révision
1.14 Problèmes

Chapitre 2. Méthodes d'analyse de circuits
2.1 Introduction
2.2 Méthode des mailles
2.3 Méthode des supermailles
2.4 Méthode des nœuds
2.5 Méthode des supernœuds
2.6 Méthode des groupes de séparation
2.7 Méthode des boucles
2.8 Méthode du tableau
2.9 Résumé
2.10 Questions de révision
2.11 Problèmes

Chapitre 3.  Théorèmes fondamentaux
3.1 Introduction
3.2 Théorème de superposition
3.3 Théorème de Thévenin
3.4 Théorème de Norton
3.5 Théorème de transfert maximal de puissance
3.6 Résumé
3.7 Questions de révision
3.8 Problèmes

Chapitre 4. Analyse de circuits dans le domaine temporel
4.1 Introduction
4.2 Définition et propriétés des nombres complexes
4.3 Comportement de circuits dynamiques aux temps initial et final..
4.4 Définition de la constante de temps
4.5 Analyse de circuits dynamiques
4.6 Analyse de circuits dynamiques RL du premier degré
4.7 Analyse de circuits dynamiques RC du premier degré
4.8 Analyse de circuits dynamiques RLC du deuxième degré
4.9 Analyse de circuits dynamiques du n-ième degré
4.10 Analyse de circuits dynamiques contenant des sources dépendantes
4.11 Modélisation de circuits électriques dans le domaine temporel
4.12 Résumé
4.13 Questions de révision
4.14 Problèmes

Chapitre 5. Analyse de circuits dans le domaine de Laplace - approche des équations algébriques
5.1 Introduction
5.2 Notion de transformée de Laplace
5.3 Notions d'impédance et d'admittance opérationnelles
5.4 Conversion de conditions initiales en sources
5.5 Lois, méthodes et théorèmes dans le domaine de Laplace
5.6 Analyse de circuits dynamiques à partir de leur modèle mathématique
5.7 Analyse de circuits dynamiques à partir de leur schéma électrique
5.8 Résumé
5.9 Questions de révision
5.10 problèmes

Chapitre 6. Analyse de circuits dans le domaine de Laplace - Approche de la fonction de transfert
6.1 Introduction
6.2 Notion de fonction de transfert
6.3 Notions de pôle et de zéro de transmission
6.4 Analyse de circuits dynamiques à partir de leur modèle mathématique
6.5 Analyse de circuits dynamiques à partir de leur schéma électrique
6.6 Résumé
6.7 Questions de révision
6.8 Problèmes

Chapitre 7. Analyse de circuits dans le domaine temporel - Approche du modèle d'état
7.1 Introduction
7.2 Notions de variable, d'équation et de modèle d'état
7.3 Modélisation de systèmes par l'approche du modèle d'état
7.4 Analyse de circuits par l'approche du modèle d'état
7.5 Trajectoires de transition d'état dans le plan de phase
7.6 Résumé
7.7 Questions de révision
7.8 Problèmes

Chapitre 8. Analyse de circuits dans le domaine fréquentiel - Approche des phaseurs
8.1 Introduction
8.2 Notion de phaseur
8.3 Notions d'impédance et d'admittance complexes
8.4 Lois, méthodes et théorèmes fondamentaux dans le domaine fréquentiel
8.5 Diagramme des phaseurs
8.6 Analyse de circuits dynamiques dans le domaine fréquentiel
8.7 Puissance dans les circuits monophasés alternatifs
8.8 Notion de facteur de puissance
8.9 Correction ou compensation du facteur de puissance
8.10 Harmonique et notion de série de Fourier dans un circuit non linéaire
8.11 INtroduction aux circuits triphasés
8.12 Résumé
8.13 Questions de révision
8.14 Problèmes

Chapitre 9. Analyse de circuits dans le domaine fréquentiel - Approche de la réponse en fréquence
9.1 Introduction
9.2 Notion de décibel
9.3 Impédance et admittance complexes
9.4 Réponse en fréquence d'un circuit linéaire
9.5 Diagramme de Bode et analyse fréquentielle de circuits RC, RL ET RLC
9.6 Analyse contre synthèse lors de l'application du diagramme de Bode
9.7 Notions de délai de propagation et de groupe délai.
9.8 Résumé
9.9 Questions de révision
9.10 Problèmes

Chapitre 10. Analyse de circuits résonants et introduction aux filtres passifs analogiques
10.1 Introduction
10.2 Dipôle réactif et facteur de qualité
10.3 modèle réel de bobine
10.5 Analyse de circuits résonants RLC (série et parallèle)
10.6 Analyse de circuits résonants RLC hybrides
10.7 Introduction à l'analyse et à la synthèse de filtres passifs analogiques
10.8 Série de Fourier dans les applications de filtrage
10.9 Sensibilité et précision d'un paramètre
10.10 Résumé
10.11 Questions de révision
10.12 Problèmes

Chapitre 11. Analyse de circuits linéaires à base d'amplificateurs opérationnels
11.1 Introduction
11.2 Amplificateur opérationnel
11.3 Analyse de circuits amplificateurs non inverseurs
11.4 Analyse de circuits suiveurs
11.5 Analyse de circuits amplificateurs inverseurs
11.6 Analyse de circuits additionneurs et soustracteurs
11.7 Analyse de circuits intégrateurs
11.8 Analyse de circuits dérivateurs
11.9 Analyse de filtres actifs
11.10 analyse de circuits spéciaux à base d'amplificateurs opérationnels
11.11 Résumé
11.12 Questions de révision
11.13 Problèmes

Chapitre 12. Analyse et synthèse de filtres passifs et actifs analogiques
12.1 Introduction
12.2 Sections productrices de zéros de transmission
12.3 Analyse et synthèse de circuits passifs en échelle
12.4 Définition et types de filtres idéaux
12.5 Définition, classes et propriétés de filtres réels
12.6 Transformations de fréquence, d'impédance et de type de filtre
12.7 Conception de filtres
12.8 Résumé
12.9 Questions de révision
12.10 Problèmes

Chapitre 13. Oscillateurs à base d'amplificateurs opérationnels
13.1 Introduction
13.2 Analyse du comportement non linéaire d'un amplificateur opérationnel
13.3 Analyse de circuits à résistance négative
13.4 Analyse d'oscillateurs à rétroaction déstabilisante
13.5 Analyse de circuits d'oscillation à relaxation ou de multivibrateurs astables
13.6 Analyse et synthèse de circuits d'oscillation sinusoïdale harmonique
13.7 Résumé
13.8 Questions de révision
13.9 Problèmes

Chapitre 14. Couplage magnétique et transformateurs
14.1 Introduction
14.2 Couplage inductif
14.3 Systèmes de points dans un circuit couplé
14.4 Mise en équations de circuits contenant des bobines couplées par la méthode des mailles
14.5 Modèles de bobines couplées avec des conditions initiales
14.6 Mise en équations de circuits contenant des bobines couplées par la méthode des nœuds
14.7 Transformateur
14.8 Interférence par couplage inductif
14.9 Résumé
14.10 Questions de révision
14.11 Problèmes

Chapitre 15. Quadripôles
15.1 Introduction
15.2 Définition, utilité et types
15.3 Caractérisation des quadripôles
15.4 Conversion des paramètres de quadripôles
15.5 Quadripôles réciproques et symétriques
15.6 Types de connexion de quadripôles
15.7 Circuits équivalents de quadripôles
15.8 Impédances images de quadripôles et adaptation d'impédances
15.9 Exemples d'utilisation de quadripôles
15.10 Résumé
15.11 Questions de révision
15.12 Problèmes

Chapitre 16. Enjeux de conception et de sécurité liés à la distribution de l'énergie électrique à basse tension
16.1 Introduction
16.2 Modes de livraison de l'énergie et types de distribution à basse tension
16.3 Structure et fonctionnement de la distribution résidentielle de l'énergie électrique à basse tension
16.4 Fils vivants (a et b), fil neutre (n) et fil de mise à la terre (malt).
16.5 Conception d'installations électriques résidentielles
16.6 Perte du fil neutre n dans un branchement 120/240 v
16.7 Perte du fil neutre principal n entre deux transformateurs distincts desservant deux abonnés
16.8 Protections et coordination des protections
16.9 Considérations techniques et conseils de sécurité pour les installations électriques
16.10 résumé
16.11 questions de révision
16.12 problèmes

Ce livre, qui contient à la fois des notions de base et des concepts avancés sur les circuits électriques, s’adresse d’abord aux étudiants du baccalauréat en génie électrique.
Mais il constituera aussi un outil précieux pour tous les ingénieurs qui désirent faire une révision de la matière relative aux circuits électriques, puisqu’il inclut tous les détails techniques dont un ingénieur de ce domaine a besoin dans sa vie professionnelle.

Chahé Nerguizian est professeur titulaire au Département de génie électrique de Polytechnique Montréal. Après avoir complété un baccalauréat en génie électrique dans cette même institution en 1981, il a obtenu une maîtrise de l’Université McGill en génie électrique en 1983, puis a complété sa formation par un doctorat en télécommunications à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) en 2003. Ses principaux domaines de recherche sont les communications sans fil et la géolocalisation dans des environnements internes.

Vahé Nerguizian est professeur titulaire au Département de génie électrique de l’École de technologie supérieure de Montréal. Bachelier en génie électrique de Polytechnique Montréal en 1981, il a complété une maîtrise à l’Université McGill dans ce même domaine en 1983, puis a terminé sa formation par un doctorat en biomicrosystèmes à l’Université Concordia en 2012. La détection des cellules cancéreuses et les applications des microsystèmes fluidiques sont ses principaux champs de recherche.