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Année académique 2014-2015Données en date du : 25/10/2014
ELEC0053-2  Circuits électriques

Durée :  30h Th, 30h Pr
Nombre de crédits :  
Bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation ingénieur civil, 2e année5
Master en ingénieur civil électricien, à finalité approfondie, 1re année5
Master en ingénieur civil électromécanicien, à finalité approfondie, 1re année5
Master en ingénieur civil électricien, à finalité spécialisée en technologies durables en automobile, 1re année5
Master en ingénieur civil électricien, à finalité spécialisée en gestion, 1re année5
Master en ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée en technologies durables en automobile, 1re année5
Master en ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée en gestion, 1re année5
Nom du professeur :  
Langue(s) du cours :  
Langue française
Organisation et évaluation :  
Enseignement au deuxième quadrimestre
Contenus du cours :  
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)
  • Théorèmes fondamentaux : Tellegen, substitution, superposition, Thévenin et Norton
  • Méthodes générales d'analyse : méthode des noeuds et méthode des mailles
  • 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
  • Quadripôles
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :  
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.
Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :  
Le cours s'appuie sur les notions de base d'électricité et d'électromagnétisme abordées au cours de Physique 2 de premier 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 (30 heures) et des travaux pratiques (30h).
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 fascicule de problèmes ainsi que dans l'ouvrage de référence permet à l'étudiant d'acquérir l'autonomie et l'aisance nécessaires à la bonne maîtrise des différentes difficultés du cours.
Une séance facultative de questions-réponses et de résolution de problèmes posés lors d'un examen d'une année précédente est proposée à la fin du quadrimestre. Les étudiants sont invités à préparer la résolution des problèmes proposés avant la séance.
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :  
Présentiel
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :  
Sources principales et obligatoires :
Les transparents du cours ex-cathedra ainsi qu'un recueil de problèmes proposés seront disponibles en début de quadrimestre à la centrale des cours de l'AEES. Ces supports de cours seront également disponibles via le portail étudiant « MyULg » (accès restreint aux étudiants inscrits au cours).
Source secondaire et facultative : le cours s'inspire largement de l'ouvrage de référence suivant :
Fundamentals of Electric Circuits, C. Alexander and M. Sadiku, MCGraw-Hill Higher Education, 4th edition.
Modalités d'évaluation et critères :  
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 1h30, 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.
En cas de seconde session (septembre) : un examen écrit organisé selon le même principe que les évaluations de première session. La note des interrogations n'est plus prise en compte.
Stage(s) :  
Remarques organisationnelles :  
Le cours est organisé au 2e quadrimestre selon l'horaire établi par la Faculté (http://www.facsa.ulg.ac.be), à raison d'une séance de 2h de cours ex cathedra suivie de 2h de travaux pratiques une fois par semaine.
Contacts :  
Patricia ROUSSEAUX Institut de Mathématique, B37, bureau 0/11 Tel : 04.366.26.85 e-mail : R.Rousseaux@ulg.ac.be



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