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 techniques principales d'analyse des circuits électriques. Un circuit est un système composé d'un ensemble de composants électriques interconnectés. Les domaines d'application des circuits et l'éventail de leurs caractéristiques sont extrêmement vastes : circuits intégrés, circuits radio et TV, instruments électroniques de mesure, circuits de télécommunication, grands réseaux de transport de l'énergie électrique,...
A l'instar de nombreux domaines de l'ingénieur, l'étude des circuits fait appel à la modélisation : un circuit est considéré comme l'assemblage d'un ensemble d'éléments idéalisés ou modèles établis de façon à reproduire au mieux les comportements physiques des systèmes réels. Ce cours est plus particulièrement consacré à l'introduction de ces éléments idéalisés, à la description de leurs caractéristiques et limitations ainsi qu'à l'étude des méthodes principales d'analyse de circuits basés sur ces modèles.
L'approche employée est progressive : les concepts et techniques sont tout d'abord analysés dans un contexte limité aux modèles résistifs fonctionnant en régime à courant continu. Les résultats sont ensuite exploités et étendus à l'étude de circuits comportant de nouveaux éléments et fonctionnant en régime à courant alternatif ou de forme quelconque. Les matières suivantes sont successivement abordées :
- Concepts de base : grandeurs électriques de base (courant, tension, puissance), composants élémentaires, lois fondamentales (lois de Kirchhoff)
- Etude des phénomènes transitoires dans les circuits du 1er ordre (RC et RL) et du 2ème ordre (RLC)
- Analyse en régime sinusoïdal établi : introduction des phaseurs, notions de puissance, résonance et circuits sélectifs, systèmes triphasés équilibrés
- Théorèmes fondamentaux : Tellegen, substitution, superposition, Thévenin et Norton
- Filtres et montages à base d'amplificateurs opérationnels
- Méthodes générales d'analyse : méthode des noeuds et méthode des mailles
- Quadripôles
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme du cours, l'étudiant maîtrisera les notions théoriques de base de l'analyse des circuits électriques. Il sera capable de mettre en oeuvre les techniques de calcul de circuits correspondantes en vue d'établir l'état électrique complet d'un circuit et d'en réaliser le bilan de puissance. Il sera également capable de réaliser des comparaisons entre les différentes méthodes décrites et de choisir la plus appropriée pour résoudre un problème donné. Les séances d'exercices amèneront l'étudiant à développer son esprit critique par la validation des résultats numériques obtenus à la fois en termes d'ordre de grandeur et d'unité.
Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, III.1, III.2, IV.1 du programme de bachelier ingénieur civil.
Savoirs et compétences prérequis
Le cours s'appuie sur les notions de base d'électricité et d'électromagnétisme abordées au cours de Physique 2 du Bloc 1 de bachelier. Une très bonne maîtrise du calcul en nombres complexes est indispensable à la résolution des problèmes proposés.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours comprend des séances ex cathedra et des travaux pratiques.
Une partie des sessions de théorie et d'exercices sera disponible sous forme de vidéos sur eCampus, pour laisser place à des séances présentielles plus interactives. Dans la mesure du possible, des expériences seront réalisées afin d'illustrer les concepts étudiés, et des tests à caractère purement formatif seront organisés (Wooclap), en plus des interrogations détaillées dans la section relative à l'évaluation.
Les séances ex cathedra sont consacrées à la description des concepts théoriques constituant la base de l'analyse des circuits, à l'établissement et à la description détaillée des techniques de résolution de circuits et à la présentation des notions mathématiques associées. Les diverses techniques proposées sont illustrées sur des exemples simples.
Les travaux pratiques consistent en des travaux dirigés de problèmes, au cours desquels différentes méthodes de résolution sont présentées, leurs caractéristiques comparées et leurs limitations discutées.
La pratique régulière d'exercices proposés dans le livre du cours permet à l'étudiant d'acquérir l'autonomie et l'aisance nécessaires à la bonne maîtrise des différentes difficultés du cours.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Présentiel et apprentissage à distance.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Comme source principale et obligatoire, le livre en format pdf est librement accessible sur Github.
Vos suggestions sont les bienvenues afin d'en améliorer les contenu. Vous pouvez même proposer des modifications et ajouts directement sur Github.
Une version papier du livre de cours sera disponible en début de quadrimestre à la centrale des cours de l'AEES.
D'autres supports de cours seront également disponibles via le portail étudiant eCampus (accès restreint aux étudiants inscrits au cours), notamment :
- les vidéos
- les transparents
- les forums de théorie et d'exercices
- des tests formatifs
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( QCM, questions ouvertes )
Explications complémentaires:
Deux interrogations, réparties sur le quadrimestre, sont proposées. Chacune porte sur les exercices vus durant les séances de répétition la précédant. Ces interrogations sont facultatives mais contribuent à la note finale à raison de 25 %, sous les deux conditions suivantes : (1) l'étudiant a participé aux deux interrogations (sauf absence justifiée par un certificat médical) ; (2) la note moyenne relative à ces interrogations est favorable, c'est-à-dire, supérieure à la note de la partie « problèmes » de l'examen.
Première session (juin) : un examen écrit qui comporte deux parties :
- "Théorie" (pondération 50 %) : durée 1h15, cette partie porte sur l'ensemble des concepts théoriques abordés aux cours ex cathedra. Elle comporte une question à réponse ouverte longue, des questions à réponse ouverte courte et des questions à choix multiples. Les calculatrices sont interdites, aucun document ne peut être consulté.
- "Problèmes" (pondération 50 % ou 25 %) : durée 2h30, cette partie porte sur des exercices similaires à ceux résolus aux répétitions. La calculatrice est requise. Cette partie se déroule également à livre fermé à l'exception d'un formulaire personnel d'une page recto/verso maximum à préparer avant l'examen (aucun exercice ne peut être présent sur ce formulaire). La contribution de cette partie à la note finale est de 50% en l'absence d'interrogations et de 25 % dans le cas contraire.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours est organisé au 2e quadrimestre, à raison d'une séance de 2h de cours ex cathedra suivie de 2h de travaux pratiques une fois par semaine.