Durée
26h Th, 26h Pr
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Ce cours présente les concepts fondamentaux et les méthodes principales d'analyse des circuits électriques. Un circuit électrique est un système constitué d'un ensemble de composants interconnectés. Leurs domaines d'application sont extrêmement vastes : circuits intégrés, électronique grand public et de télécommunication, instrumentation de mesure et grands réseaux de transport et de distribution d'énergie électrique.
À l'instar de nombreuses disciplines de l'ingénieur, l'analyse des circuits repose sur la modélisation : le système physique réel est représenté par l'assemblage de composants idéalisés dont les caractéristiques et les limitations physiques sont clairement définies. Ce cours introduit ces modèles élémentaires, explicite leurs lois constitutives et développe les méthodes systématiques d'analyse des circuits associés.
L'approche pédagogique est progressive : les concepts et techniques sont d'abord introduits dans le cadre des circuits résistifs en régime continu (DC). Ils sont ensuite généralisés à l'étude des régimes transitoires, du régime alternatif sinusoïdal établi (AC) et des signaux périodiques ou quelconques.
Les thématiques suivantes sont successivement abordées :
- Concepts et grandeurs fondamentales : charge, courant, tension, puissance, énergie, composants élémentaires (résistances, sources indépendantes et dépendantes) et lois de Kirchhoff (KCL, KVL).
- Régimes transitoires : réponse libre et forcée des circuits du premier ordre (RC, RL) et du second ordre (RLC).
- Régime sinusoïdal établi : phaseurs, impédances et admittances complexes, puissances active, réactive, apparente et complexe, résonance, circuits sélectifs et systèmes triphasés équilibrés.
- Théorèmes fondamentaux : théorème de Tellegen, principe de superposition, théorème de substitution, équivalents de Thévenin et de Norton, et transfert maximal de puissance.
- Amplificateurs opérationnels : modèle idéal, montages fondamentaux et filtres actifs.
- Méthodes générales d'analyse : méthode des nœuds (analyse nodale) et méthode des mailles (analyse par courants de maille).
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme de ce cours, l'étudiant maîtrisera les fondements théoriques et méthodologiques de l'analyse des circuits électriques.
Plus précisément, l'étudiant sera capable de :
- Poser et résoudre de manière rigoureuse les équations décrivant l'état électrique complet d'un circuit en régime continu, transitoire ou sinusoïdal établi.
- Établir le bilan complet des puissances et de l'énergie échangée au sein d'un circuit.
- Comparer les différentes techniques d'analyse (lois de Kirchhoff, analyse nodale, analyse de maille, théorèmes de Thévenin/Norton) et sélectionner la plus efficiente pour un problème donné.
- Modéliser et analyser le comportement fréquentiel de circuits filtrants passifs et actifs.
- Analyser un système triphasé équilibré en exploitant le schéma monophasé équivalent.
- Développer son esprit critique en validant systématiquement les résultats numériques obtenus (analyse dimensionnelle, vérification des unités et plausibilité des ordres de grandeur).
Savoirs et compétences prérequis
- Physique générale : Notions fondamentales d'électricité et d'électromagnétisme abordées dans le cours de Physique 2 (Bloc 1 du bachelier en sciences de l'ingénieur).
- Outils mathématiques : Maîtrise rigoureuse de l'algèbre des nombres complexes, du calcul différentiel et intégral élémentaire, et de la résolution d'équations différentielles linéaires ordinaires à coefficients constants.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
L'enseignement combine des cours magistraux (ex cathedra) et des séances de travaux dirigés (répétitions d'exercices) :
- Cours et classe interactive : Une partie des exposés théoriques et des méthodes de résolution est disponible sous forme de capsules vidéo sur eCampus, permettant de consacrer les séances en auditoire à des explications approfondies, à des démonstrations expérimentales et à des questions interactives de diagnostic formatif (Wooclap).
- Travaux dirigés (répétitions) : Les séances d'exercices sont consacrées à la résolution encadrée de problèmes représentatifs. Différentes démarches de calcul y sont confrontées afin d'identifier leurs atouts et leurs limites.
- Travail individuel régulier : La pratique autonome et continue des exercices proposés dans le manuel de référence est indispensable pour assimiler les méthodes et acquérir l'aisance de calcul requise.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Informations complémentaires:
Les cours et répétitions ont lieu en présentiel. Les capsules vidéo, supports de cours, transparents, forums de discussion et quiz formatifs sont accessibles en ligne sur eCampus.
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Informations complémentaires:
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Informations complémentaires:
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Informations complémentaires:
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Informations complémentaires:
Manuel de référence (obligatoire et en accès libre) : Le livre du cours au format PDF est disponible gratuitement sur Github. Les étudiants sont invités à proposer des suggestions ou améliorations via GitHub.
Version imprimée : Une version papier du manuel est disponible auprès de la centrale des cours de l'AEES dès le début du quadrimestre.
Ressources complémentaires sur eCampus : Transparents des cours, capsules vidéo, forums d'échanges pédagogiques (théorie et exercices) et tests d'auto-évaluation formatifs.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( QCM, questions ouvertes )
Interrogation(s) hors session
Informations complémentaires:
Épreuves officielles
- Examen en session : Écrit en présentiel (questions à choix multiples et questions ouvertes).
- Interrogations hors session : Deux interrogations écrites organisées durant le quadrimestre.
1. Interrogations continues durant le quadrimestre (facultatives) Deux interrogations écrites sont organisées en cours de quadrimestre durant les créneaux d'exercices. Elles portent directement sur les matières traitées lors des répétitions précédentes.
- Ces interrogations sont facultatives, mais permettent d'obtenir une note d'année intervenant pour 40 % de la note finale de première session, sous les deux conditions cumulatives suivantes :
- L'étudiant a pris part aux deux interrogations (sauf motif médical dûment justifié dans les délais réglementaires) ;
- La moyenne obtenue à ces interrogations est favorable à l'étudiant, c'est-à-dire supérieure à la note obtenue à la partie « Problèmes » de l'examen de juin.
- Partie 1 - Théorie (pondération 35 %) : Durée : 1h15. Porte sur l'ensemble des notions théoriques vues au cours. Elle combine une question ouverte longue de réflexion, des questions ouvertes courtes et des QCM. Calculatrice interdite, aucun document autorisé.
- Partie 2 - Problèmes (pondération 65 % ou 25 %) : Durée : 2h30. Consacrée à la résolution d'exercices d'application numérique et d'analyse. Calculatrice requise. Examen à livre fermé à l'exception d'un formulaire d'une feuille A4 recto-verso fourni par l'examinateur.
- Si la note des interrogations est prise en compte (favorable) : 35 % Théorie + 25 % Problèmes + 40 % Interrogations.
- En l'absence d'interrogations ou si celles-ci sont défavorables : 35 % Théorie + 65 % Problèmes.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours est organisé au deuxième quadrimestre (Q2), à raison d'une demi-journée hebdomadaire combinant 2h de cours magistral et 2h de travaux dirigés (répétitions).
Contacts
- Professeur : Bertrand Cornélusse
- Les questions relatives au cours peuvent être posées directement à la fin des séances, sur les forums eCampus dédiés, ou par courrier électronique pour solliciter un rendez-vous.