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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Nicolas Constantin


PLAN DE COURS

Automne 2021
ELE105 : Circuits électriques (4 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7483, 7694, 7883
             
  Profils(s) : Tous profils, Électricité  
             
    *MAT265    
             
Programme(s) : 7694
             
  Profils(s) : Informatique  
             
    ELE104 ET *MAT265    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 100,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Au terme de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

  • d'élaborer les modèles mathématiques des circuits électriques et électroniques;
  • d’analyser le comportement de ces circuits par des méthodes analytiques sous différentes excitations.

Composants passifs (R, L et C) et composants actifs (sources indépendantes et contrôlées). Lois d’Ohm et de Kirchhoff. Méthodes des mailles et des nœuds. Circuits en régime continu. Théorèmes fondamentaux (Thévenin, Norton, superposition). Transfert maximal de puissance. Étude des circuits dans le domaine temporel. Étude des circuits dans le domaine de Laplace. Fonction de transfert, pôles et zéros. Réponse en fréquence et diagramme de Bode. Étude des circuits en régime sinusoïdal permanent, phaseurs et impédances complexes, puissance réelle réactive et apparente. Série de Fourier et circuits en régime périodique. Analyse de circuits à l'aide de micro-ordinateur.

Exemples pratiques, séances de laboratoire et travaux pratiques, utilisation de logiciels d'analyse de circuits.

Précision sur le préalable : le cours MAT265 est préalable OU concomitant (il peut être suivi en même temps).




Objectifs du cours

À la fin du cours, l'étudiant(e) devra être en mesure :

  • d’écrire les équations d'équilibre d'un circuit donné;
  • de connaître les méthodes de solution des circuits tant en régime permanent, sinusoïdal, périodique quelconque ou transitoire et pouvoir appliquer ces méthodes à des circuits de configuration simple;
  • de choisir la méthode de solution la plus appropriée à une situation donnée;
  • de concevoir des tests pour l'identification des paramètres d'un circuit donné et effectuer les mesures et les calculs nécessaires.

 




Stratégies pédagogiques

 

Un (1) cours par semaine où l'emphase est mise sur le traitement des problèmes pour permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler les techniques présentées en cours.

 

Deux (2) heures de travaux dirigés à toutes les deux (2) semaines en vue d'assurer l'assimilation de la matière et de créer un esprit analytique chez les étudiant(e)s.

 

Quatre (4) heures de laboratoire à toutes les deux (2) semaines qui permettront à l'étudiant(e) de vérifier expérimentalement la validité des réponses théoriques en tenant compte des tolérances, des composantes ainsi que de la précision des instruments. Des exemples de conception et de réalisation seront traités.

 

N.B : La session se déroulera totalement à distance en télétravail.

Étant donné la situation actuelle de pandémie, la totalité du cours sera enseignée à distance en télétravail, c’est-à-dire avec l’utilisation de l’ordinateur de l’étudiant(e) chez lui(elle) et par Internet, à travers les plateformes numériques d’apprentissage Moodle et Zoom.

Les séances pratiques normalement réalisées en laboratoire seront remplacées par des simulations par ordinateur avec le logiciel Micro-Cap, portant sur les mêmes sujets prévus dans le plan de cours. 

Des consignes plus précises sur le déroulement du cours seront envoyées quelques jours avant le début de la session.




Utilisation d’appareils électroniques
  • Enregistreuse vidéo et audio interdite durant le cours.
  • Générateurs de fonctions, oscilloscopes et les multimètres durant les séances de laboratoires.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:30 Laboratoire aux 2 semaines
Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Samedi 09:00 - 11:00 Travaux pratiques aux 2 semaines
02 Mardi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Mercredi 08:30 - 10:30 Travaux pratiques aux 2 semaines
Vendredi 08:30 - 12:30 Laboratoire aux 2 semaines



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Mustapha Rafaf Activité de cours Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca
01 Mustapha Rafaf Laboratoire aux 2 semaines Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca
01 Mustapha Rafaf Travaux pratiques aux 2 semaines Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca
02 Mustapha Rafaf Activité de cours Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca
02 Mustapha Rafaf Laboratoire aux 2 semaines Mustapha.Rafaf@etsmtl.ca
02 Seghir Benhalima Travaux pratiques aux 2 semaines seghir.benhalima.1@ens.etsmtl.ca



Cours

Date

Contenus traités dans le cours

Heures

 

Circuits en régime continu

  • Éléments de circuits, résistances sources de courant et de tension
    • Lois de Kirchhoff
    • Diviseurs de courant et de tension, pont de Wheatstone
    • Méthode des mailles
    • Méthode des nœuds
    • Théorème de Thévenin et de Norton
    • Principe de superposition

9 heures

 

Éléments idéaux des circuits

  • Résistance, inductance et condensateur
  • Amplificateur opérationnel
  • Circuits résistifs, inductifs et capacitifs

6 heures

 

Circuits en régime sinusoïdal

  • Algèbre des nombres complexes
  • Représentation exponentielle
  • Phaseur
  • Signal périodique : fréquence et amplitude
  • Éléments en régime sinusoïdal
  • Circuits en régime sinusoïdal : impédances complexes
  • Puissance en régime sinusoïdal

7 heures

 

Transformée de Laplace et application aux circuits électriques

  • Transformée de Laplace : définition, propriétés, table et transformée inverse
  • Circuit image : fonction de transfert, pôles, zéros et stabilité
  • Réponse impulsionnelle
    • Conditions initiales

9 heures

 

Séries de Fourier et applications aux circuits électriques

  • Série de Fourier : exemples de développement pour les formes d’onde périodiques
  • Circuits en régime périodique non sinusoïdal

6 heures

 

EXAMEN INTRA

2 heures

 

Total

39




Laboratoires et travaux pratiques

Date

Description

Heures

 

Laboratoire 1 : Introduction au simulateur Micro-Cap

  • L'amplificateur opérationnel, montage non inverseur, montage inverseur et autres

4 heures

3 %

 

Laboratoire 2 : Familiarisation avec les équipements et mesure de déphasage entre signaux sinusoïdaux

4 heures

3 %

 

Laboratoire 3 : Réponse transitoire des circuits du premier ordre

  • Circuits RL et RC, réponse impulsionnelle, réponse indicielle, réponse à une rampe et temps de réponse

4 heures

4 %

 

Laboratoire 4 : Réponse transitoire des circuits du deuxième ordre

  • Circuits RLC, facteur d'amortissement, dépassement, temps de réponse, réponse impulsionnelle, réponse indicielle, réponse à une rampe, réponse à une onde carrée et onde triangulaire

4 heures

4 %

 

Laboratoire 5 : Réponse fréquentielle des circuits de premier ordre

  • Circuits RLC, diagramme de Bode, diagramme de Nyquist, avance de phase, retard de phase, bande passante, largeur de bande, filtres passe-haut et filtres passe-bas

4 heures

4 %

 

Laboratoire 6 : Réponse fréquentielle des circuits de deuxième ordre

  • Circuits RLC, facteur d’amortissement, filtre passif, réponse fréquentielle

Note: Ce laboratoire sera évalué individuellement avec une synthèse

4 heures

7 %

 

Total

25 %

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Logiciel utilisé pour la simulation des circuits électriques : Micro-Cap




Évaluation

 

Description % Date de remise Note
Examen intra (durée de 2 heures) 35 %

Gr. 01 : 21  OCTOBRE 2021

Gr. 02 : 19 OCTOBRE 2021

 
Examen final 40 %    
Laboratoires 25 %   Équipe de 2
La note de passage est de 50 %      

 

Examen mi-session :

  • Durée 2 heures
  • Documentation permise : 2 feuilles mobiles (recto verso, 8 ½ x 11) préparées individuellement et manuscrites
  • Calculatrice autorisée

Examen final :

  • Durée 3 heures
  • Documentation permise : 2 feuilles mobiles (recto verso, 8 ½ x 11) préparées individuellement et manuscrites
  • Calculatrice autorisée



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 21 octobre 2021
2 19 octobre 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

  • 25 % par jour de retard pour chaque laboratoire.
  • Auncun retard accepté pour les devoirs.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • NILSSON, James W., Riedel, S., Electric Circuits, 10e édition, 2015.



Ouvrages de références

Autres références

  • DORF, Introduction to Electric Circuits, R.C. Wiley, 2006.
  • KELLEY et NICHOLS, Introductory Linear Electrical Circuits and Electronics, Wiley, 2004.
  • MIX et SCHMITT, Circuit Analysis for Engineers, Wiley, 1988.
  • HAYT, W.H., KEMMERLY, J.E., Engineering Circuit Analysis, McGraw-Hill Inc., 1993.
  • JOHNSON, D.E., JOHNSON, J.R., HILBURN, J.L., Electric Circuit Analysis, Prentice Hall, 1998.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours : https://ena.etsmtl.ca/

Lien utile : http://www.cadence.com