Livre complet sur l'électricité débutant

Livre complet sur l'électricité débutant

Livre complet sur l’électricité débutant

Introduction

Seriez-vous curieux de savoir comment est conçu votre baladeur MP3 ? À moins que vous vous demandiez comment fonctionnent votre téléphone mobile, votre ordinateur portable, votre chaîne stéréo, votre caméscope, votre écran de télévision plasma de 46 pouces, bref, tous ces appareils électroniques qui égayent votre quotidien ? S’il vous est déjà arrivé de vous interroger sur le fonctionnement des transistors, des condensateurs et autres éléments des circuits électroniques, ou si vous avez déjà eu envie d’assembler vos propres appareils électroniques, vous ne pouviez pas tomber mieux ! L’Électronique pour les Nuls est votre ticket d’entrée dans l’univers électrisant de l’électronique moderne. Le livre que vous tenez entre vos mains, loin d’être austère, ennuyeux ou incompréhensible, vous permettra de comprendre, de créer et de réparer vos propres appareils électroniques.

…

Première partie Les bases de l’électronique

Dans cette partie…

 Vous êtes impatient de comprendre comment fonctionnent toutes ces petites choses bariolées ? Vous êtes curieux de savoir comment un haut-parleur peut parler, comment un moteur peut tourner, comment un ordinateur peut calculer ? Pas de doute, vous avez frappé à la bonne porte ! Dans les chapitres qui suivent, nous vous expliquons ce qu’est exactement l’électronique, à quoi elle sert et comment fonctionnent ses diverses applications. Ne vous inquiétez pas, nous n’allons pas vous ennuyer avec des cours détaillés de physique et de mathématiques – même si nous en aurions été tout à fait capables. Nous avons préféré recourir à des analogies et à des exemples concrets et vous raconter des histoires d’eau, de marbre et de bons gâteaux pour que vous progressiez facilement, et même, pour que vous vous amusiez. Vous pourrez donc, tout en vous distrayant, parvenir à une bonne compréhension du fonctionnement des composants électroniques et de ce que leur association permet d’obtenir.

Chapitre 1 L’électronique, qu’est-ce que c’est et à quoi ça sert ?

Dans ce chapitre

Ce qu’est vraiment le courant électrique

Le pouvoir des électrons

Les conducteurs et la circulation (des électrons)

Faire les bons branchements dans un circuit

Utiliser l’énergie électrique pour diverses applications

Vous avez probablement une idée de ce qu’est l’électronique. Vous avez l’habitude d’utiliser des baladeurs, des chaînes stéréo, des ordinateurs individuels, des caméscopes, des téléviseurs et autres produits de ce que l’on appelle « l’électronique grand public », mais ce ne sont peut-être pour vous que des boîtes magiques avec des boutons, qui vous obéissent au doigt et à l’œil, mais dont le contenu reste mystérieux. Vous savez que chacune de ces façades bien lisses et harmonieuses cache un incroyable et savant assemblage de minuscules composants, conçu pour produire des résultats bien précis. Aujourd’hui, vous avez envie de comprendre un peu comment tout cela fonctionne. Dans ce chapitre, vous allez découvrir que le courant électrique est le résultat d’une circulation harmonieuse des électrons et que le contrôle de ce courant est la base même de l’électronique. Vous allez apprendre ce qu’est réellement le courant électrique et ce qu’il faut pour qu’il « passe ». Ce chapitre vous donnera aussi un aperçu de ce que vous pouvez faire avec l’électronique.

L’électronique, qu’est-ce que c’est, exactement ?

Quand vous allumez la lumière, chez vous, vous établissez une liaison entre une source d’énergie électrique (une terminaison du réseau de la compagnie d’électricité qui dessert l’endroit où vous habitez) et l’ampoule d’une lampe. Cette liaison se matérialise par un chemin ininterrompu, ce que l’on appelle un circuit électrique. En ajoutant à ce circuit un variateur d’intensité ou un programmateur, vous pouvez contrôler le fonctionnement de l’ampoule d’une façon plus intéressante qu’en actionnant simplement l’interrupteur pour l’allumer ou pour l’éteindre. Les systèmes électriques, comme ce genre de circuit installé dans votre maison, pour alimenter des lampes par exemple, utilisent un courant électrique pur, inaltéré. Avec les circuits électroniques, les choses sont un peu plus compliquées : les circuits électroniques contrôlent le courant, créent ou modifient ses fluctuations, en changent le sens ou le rythme de différentes manières pour remplir diverses fonctions. Il peut s’agir aussi bien de varier la luminosité d’une ampoule que de communiquer avec des satellites (et les autres possibilités sont très nombreuses) (voir Figure 1-1). Ce contrôle est ce qui différencie les systèmes électroniques des systèmes électriques.

Pour comprendre cette notion de contrôle du courant électrique, il faut d’abord que vous ayez une vision claire de ce qu’est le courant électrique et de la façon dont il alimente les ampoules et autres appareils.

Le courant électrique, qu’est-ce que c’est ?

Le courant électrique, souvent appelé familièrement électricité (voir l’encadré « L’électricité, qu’est-ce que c’est ? ») est un flux d’infimes particules porteuses d’une charge électrique et appelées les électrons. Où trouve-t-on ces électrons, et comment se déplacent-ils ? Pour le savoir, intéressons-nous un peu à la physique des atomes.

L’électricité, qu’est-ce que c’est ?

La notion d’électricité n’est pas aussi simple qu’on le croit généralement. Le terme « électricité » est ambigu et son emploi prête à confusion, même chez les scientifiques. De façon générale, « l’électricité » est un phénomène d’interaction entre des particules qui existent dans la nature et qui se produit lorsqu’un certain nombre de ces particules se retrouvent en un même endroit. Au lieu de parler d’électricité, il est préférable d’utiliser une terminologie plus précise : Charge électrique : Propriété fondamentale (ce qui signifie qu’on ne la remet pas en question) de certaines particules qui interagissent d’une certaine manière. Une charge peut être soit positive, soit négative. Des particules de même type se repoussent, tandis que des particules de type opposé s’attirent. Énergie électrique : Forme d’énergie résultant du comportement de particules porteuses d’une charge électrique. C’est ce que vous fournit cette fameuse compagnie qui vous envoie régulièrement une facture. Courant électrique : Flux de particules porteuses d’une charge électrique. Il s’agit sans doute de ce que vous avez le plus souvent tendance à appeler électricité, et c’est bien ce dont nous allons parler dans ce chapitre. Lorsque vous discutez avec des amis autour d’une machine à café, vous pouvez utiliser le mot électricité pour évoquer le système qui alimente votre ordinateur. Cependant, si vous articulez imprudemment ce vocable devant des physiciens, vous risquez fort de passer pour un béotien.

Sommaire

Page de titre

Page de Copyright

Introduction

À propos de ce livre

Pourquoi l’électronique ?

Idées reçues

La sécurité d’abord

Ce que vous trouverez dans ce livre

Première partie : Les bases de l’électronique

Deuxième partie : Les mains dans le cambouis

Troisième partie : De la théorie à la pratique

Quatrième partie : La partie des Dix

Icônes utilisées dans ce livre

Première partie - Les bases de l’électronique

Chapitre 1 - L’électronique, qu’est-ce que c’est et à quoi ça sert ?

L’électronique, qu’est-ce que c’est, exactement ?

Le courant électrique, qu’est-ce que c’est ?

La charge des électrons

Quand les électrons se laissent conduire

Qu’est-ce qui fait courir les électrons ?

Exploiter l’énergie électrique

L’énergie électrique : tout est dans le mouvement

Pour que les électrons arrivent à destination

C’est fou ce que l’on peut faire faire à des électrons !

Créer de bonnes vibrations

Le voir, c’est le croire

Capter et réagir

Contrôler le mouvement

Résoudre des problèmes

Communiquer

Chapitre 2 - Manipuler le courant électrique pour obtenir un effet particulier

Comment obtenir de l’énergie électrique ?

Le courant continu fourni par une pile

Le courant alternatif produit par une centrale électrique

Transformer la lumière en électricité

Le bon et le mauvais sens : flux réel des électrons et sens conventionnel du courant

Étude d’un circuit simple avec une ampoule

Contrôler le courant électrique à l’aide de composants de base

Comment contrôler le courant ?

Composants actifs et passifs

Branchements en série et branchements en parallèle

Les branchements en série

Les branchements en parallèle

Les circuits combinés

Créer des systèmes électroniques

Un son qui est dans l’air

Quand les électrons forment des images

Chapitre 3 - Premiers pas vers la résistance

Résister au courant

Les résistances : passives mais puissantes

À quoi servent les résistances ?

Choisir une résistance fixe ou une résistance variable

Savoir lire les spécifications des résistances fixes

Les potentiomètres

La puissance annoncée n’est pas indiquée

Association de résistances

Les résistances en série

Les résistances en parallèle

Combiner des branchements de résistances en série et en parallèle

Obéir à la loi d’Ohm

Le courant qui traverse une résistance

C’est toujours proportionnel !

Une loi, trois équations

Utiliser la loi d’Ohm pour analyser des circuits

Calculer l’intensité du courant qui traverse un composant

Calculer la tension aux bornes d’un composant

Calculer une résistance

À quoi sert vraiment la loi d’Ohm ?

Analyser des circuits compliqués

Concevoir et modifier des circuits

Le pouvoir de la loi de Joule

Utiliser la loi de Joule pour choisir des composants

Joule et Ohm : la paire idéale

Circuits et résistances, travaux pratiques

Chapitre 4 - Les condensateurs au pas de charge

Les condensateurs, des réservoirs d’énergie électrique

Charger et décharger des condensateurs

Opposition aux variations de tension

Le courant alternatif, une alternative

À quoi servent les condensateurs ?

Les caractéristiques des condensateurs

Quelle charge un condensateur peut-il stocker ?

Vérifier la tension de service maximale

Choisir le bon type de condensateurs (diélectrique)

Taille et forme des condensateurs

La polarité des condensateurs

Lire les spécifications des condensateurs

Capacité variable

Montage de condensateurs en parallèle

Montage de condensateurs en série

Qu’est-ce que la réactance capacitive ?

Utiliser la loi d’Ohm pour la réactance capacitive

Association avec des résistances

Question de timing

Calculer les constantes de temps d’un circuit RC

Fabriquer un programmateur

Sélectionner les fréquences avec de simples filtres RC

Le filtre passe-bas

Le filtre passe-haut

Couper les fréquences comme du beurre

Filtrer les bandes de fréquences

Circuits capacitifs simples, travaux pratiques

Chapitre 5 - Bobines et cristaux

Des cousins qui s’embrassent : magnétisme et électricité

Aimants et lignes de flux

Produire un champ magnétique avec de l’électricité

Induire un courant à l’aide d’un aimant

L’inducteur, une bobine très magnétique

Mesure de l’inductance

Opposition aux variations du courant

Le courant alternatif, ou quand l’alternative devient paralysante

La réactance inductive, qu’est-ce que c’est ?

Application de la loi d’Ohm à la réactance inductive

Tout dépend (là encore) de la fréquence

Le rôle des inducteurs dans les circuits

Isoler et blinder les inducteurs

Lire la valeur de l’inductance

Association d’inducteurs blindés

Filtrer les signaux grâce aux inducteurs

Calcul de la constante de temps RL

Et maintenant, l’impédance !

Radiodiffusion

Résonance et circuits RLC

Des cristaux pour une meilleure résonance

Au fil des bobines : les transformateurs

Interaction entre bobines non blindées

Isoler les circuits d’une source d’énergie électrique

Élever ou abaisser la tension

Chapitre 6 - Le vaste monde des semi-conducteurs

Quand le fait d’être conducteur devient un état passager

Doper les semi-conducteurs

Créer des composants en associant type N et type P

Une diode à jonction

Diodes et polarisation

Quand le courant traverse la diode

La valeur d’une diode

Identification des diodes

Dans quel sens ça se branche ?

Utiliser des diodes dans les circuits

Redresser le courant alternatif

Régulation de la tension avec des diodes Zener

Un éclairage sur les diodes électroluminescentes

Autres utilisations des diodes

Des transistors extrêmement doués

Les transistors bipolaires à jonction

Les transistors à effet de champ

Principe de fonctionnement d’un transistor

Comment fonctionne vraiment un transistor ?

Émission et collecte d’électrons

Le gain en courant

Saturer le transistor

Un modèle pour comprendre les transistors

Un transistor pour amplifier les signaux

Polariser le transistor pour qu’il fonctionne comme un amplificateur

Contrôler le gain en tension

Configurer des circuits transistorisés d’amplification

Un transistor pour commuter les signaux

Choisir un transistor

D’importantes spécifications concernant les transistors

Identifier les transistors

Savoir reconnaître un transistor

Toutes sortes de composants possibles

Pour vous initier aux circuits à semi-conducteurs

Chapitre 7 - Assembler des éléments dans des circuits intégrés

Pourquoi des CI ?

Linéaire, numérique ou panaché ?

Prendre des décisions logiques

Des bits pour commencer

Traiter les données à travers des portes

Simplifier les portes grâce à des tables de vérité

Fabriquer des composants logiques

Comment se servir des CI ?

Savoir distinguer les CI grâce à des numéros de types

Tout est dans l’encapsulation

Tester le brochage d’un CI

Consulter la documentation sur les CI

À la découverte de quelques CI d’utilisation courante

Les amplificateurs opérationnels

Un CI pour mesurer le temps : la minuterie 555

Compter sur le compteur décimal 4017

Les microcontrôleurs et autres CI d’application courante

Élargir les possibilités d’application des CI

Chapitre 8 - Pour compléter votre liste d’éléments de circuit

Pour que ce soit branché

Bien choisir les fils et les câbles

Fiches et connecteurs

Une source d’alimentation électrique

Tirer sur des piles

Capter l’énergie du soleil

Utiliser une prise de courant (non recommandé)

Qu’est-ce qu’un interrupteur ?

Commander l’action d’un interrupteur

Pour avoir de bons contacts

Des capteurs pour capter

Voir la lumière

Capturer le son à l’aide de micros

Sentir la chaleur

Autres transducteurs d’entrée

L’électronique et ce qui peut en sortir

En parlant des haut-parleurs

Des sonnettes qui sonnent

De bonnes vibrations avec des moteurs à courant continu

Deuxième partie - Les mains dans le cambouis

Chapitre 9 - Installer un atelier et jouer la sécurité

Trouver un endroit approprié pour vos travaux d’électronique

Les principales conditions à réunir

Les outils et fournitures à acquérir

Se procurer un matériel de soudure

Utiliser un multimètre

Une panoplie d’outils à main

Chiffons et produits d’entretien

De quoi lubrifier

Quand il faut coller

Autres outils et fournitures

Se procurer des composants

Des plaques d’essais sans soudure

Le nécessaire pour commencer à assembler des circuits

Quelque chose à ajouter

Un peu d’organisation

Se protéger et protéger ses circuits

L’électricité peut vraiment faire mal

Souder sans prendre de risques

Craindre l’électricité statique comme la peste

Chapitre 10 - Lire les schémas électroniques

Qu’est-ce qu’un schéma de circuit, et pourquoi s’en préoccuper ?

Un point de vue global

Tout est dans les connexions

Représenter le circuit le plus simple

Pour être au courant des symboles courants

Savoir remonter à la source

Être à la masse

La représentation des composants d’un circuit

Les composants électroniques analogiques

Les composants numériques logiques et les CI

Composants divers

Savoir où prendre les mesures

Étude d’un schéma de circuit

Des variantes dans les symboles de composants

Chapitre 11 - Assembler des circuits

Essayer les plaques d’essais sans soudure

L’intérieur et l’extérieur d’une plaque sans soudure

Différents modèles de plaques sans soudure

Assembler des circuits sur des plaques d’essais sans soudure

Préparer votre matériel et vos outils

Gagner du temps grâce aux fils précoupés et dénudés

Développer un circuit

Éviter d’endommager les circuits

La soudure, premiers pas

Se préparer à souder

Souder comme un pro

Vérifier le joint

Dessouder lorsque c’est nécessaire

Laisser refroidir ensuite

Souder en toute sécurité

Inscrire vos réalisations dans la durée

Transférer un circuit sur une plaque à souder

Utiliser des supports perforés

Enrouler les fils

Fabriquer un circuit maison

Chapitre 12 - Mesurer et analyser des circuits

Le multimètre, un appareil multitâche

C’est un voltmètre !

C’est un ampèremètre !

Mais c’est aussi un ohmmètre !

Les multimètres vus de plus près

Analogique ou numérique : question de style

Le multimètre numérique vu de plus près

Attardons-nous sur la plage

Initialiser le multimètre

Utiliser le multimètre

Mesurer une tension

Mesurer l’intensité du courant

Mesurer la résistance

Effectuer d’autres tests avec votre multimètre

Utiliser un multimètre pour vérifier vos circuits

Chapitre 13 - Analyseurs logiques et oscilloscopes

Être logique, jusqu’où ?

Voir les signaux à l’oscilloscope

Observer les pics de tension

Bande passante et résolution

Savoir quand utiliser un oscilloscope

Quand l’oscilloscope prend du service

Réglages de base

Afficher et mesurer des signaux

Et maintenant, on teste !

Votre pile est-elle encore bonne ?

Démonter un poste de radio pour voir une forme d’onde audio

Troisième partie - De la théorie à la pratique

Chapitre 14 - Découvrir quelques circuits didactiques

Se préparer pour l’aventure

Le voir, c’est le croire : la loi d’Ohm se vérifie vraiment !

Analyser un montage en série

Diviser le voltage

Tester le parallélisme

Charger et décharger un condensateur

On charge et on décharge

Faire varier la constante de temps RC

Faire chuter la tension sur les diodes

Allumer une LED

Partager la tension

Un gain d’expérience avec les transistors

Amplifier le courant

Contact !

Faire preuve de logique

Quand une porte NON-ET débouche sur la lumière

Trois portes NON-ET pour faire une porte OU

Chapitre 15 - De formidables applications à réaliser en moins d’une demi-heure

Pour avoir tout de suite ce qu’il vous faut

Faire clignoter des lumières

Le circuit de clignotement 555 examiné de plus près

Monter un circuit de lumière clignotante

Tout vérifier

Faire jaillir la lumière grâce à la piézoélectricité

Piézo… quoi ?

Faire la lumière sur la piézoélectricité

Créer de lumineuses percussions

Voir dans l’obscurité grâce à un détecteur à infrarouges

De quoi sera constitué le détecteur à infrarouges ?

Trouver les sources de rayons infrarouges

Une sirène pour tenir les indésirables à distance

La liste des éléments constituant votre système d’alarme

Pour que votre oiseau fasse cui-cui

Progresser dans le bon sens avec une boussole électronique

La liste des éléments pour fabriquer votre boussole électronique

Qu’y a-t-il dans une boussole électronique ?

Pour entendre un bruit quand il y a de la lumière

Liste des éléments pour une alarme sensible à la lumière

Une alarme à votre service

Petit ampli, grand bruit

Les petites emplettes pour le petit ampli

Ce qui entre et ce qui sort du petit ampli

Fabriquer un testeur d’humidité

Les éléments du testeur d’humidité

Comment fonctionne le testeur d’humidité ?

Fabriquer un générateur d’effets lumineux super cool

Les éléments de votre scanner lumineux

Contrôler les lumières

Synchroniser les LED

Quatrième partie - La partie des Dix

Chapitre 16 - Une petite dizaine d’excellents conseils pour réussir

Des kits d’électronique prêts à monter

Profiter d’une alimentation variée

Compter les mégahertz

Produire toutes sortes de signaux

Balayer fréquemment

Pulser ici et là

Faire preuve d’esprit d’analyse et de logique

Simuler le fonctionnement d’un circuit

Où acheter des outils de test à des prix intéressants ?

Chapitre 17 - Dix adresses pour vous procurer des composants électroniques

En France

Conrad

Électronique Diffusion

EVPC électronique

Farnell

Lextronic

Radiospares

Saint-Quentin Radio

Selectronic

Wigi Diffusions

En Belgique

Cotubex

Qu’est-ce que la Directive RoHS ?

Nouveaux produits ou surplus ?

Annexe - Des ressources sur Internet

Étudier avec des didacticiels et lire des informations générales

Effectuer des calculs et des conversions

Trouver les bons circuits

Discuter d’électronique sur des forums

Se procurer le nécessaire pour fabriquer ses propres circuits imprimés

Acheter du matériel en surplus

Glossaire

Index

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